正在建设中的国家大剧院“巨蛋”造型，吸引着越来越多国内外游客的目光。本报记者 罗 兵 摄

　　“好漂亮的蛋啊!”5月31日下午，几个外国游客来到国家大剧院工地，
 
 
  
 
 
 
看到在夕阳下闪闪发亮的“巨蛋”，不由得发出了一声声惊叹。一个外国朋友在镜头前做出了拥抱“巨蛋”的姿势。然而，他们或许不知道，建成以后的“巨蛋”会更漂亮。因为这个“巨蛋”周围水池里的水会四季清澈，不会结冰，看起来“巨蛋”仿佛漂在水面上一般。

　　冷热源环境系统：解决结冰难题

　　国家大剧院的关键设施之一，是环绕大剧院主体建筑四周一个占地35000多平方米的露天水池。如何让国家大剧院水池里的水四季保持相对温度，让天安门地区一年四季都呈现出一汪清水的景色？这个问题曾是国家大剧院工程的五大难题之一。

　　国家大剧院最终选中了拥有自主知识产权的北京恒有源科技发展有限公司（下简称恒有源公司）研发的“中央液态冷热源环境系统”（下简称冷热源环境系统），从而成功地解决了大剧院水景相对温度的难题。该技术在国家大剧院一旦运用成功，将创造水池面积最大、蓄水量最多、环保要求最严、消耗能源最少、能量利用率最高等多个第一。最终将使35000多平方米的露天水面，冬季全景不结冰。

　　那么冷热源环境系统究竟是一项什么技术，使国家大剧院水面在数九寒冬也能保持不结冰？

　　“简单地说，这个系统是利用拥有自主知识产权的浅层低温地热采集技术和国际上先进的热泵技术相结合的系统成套装置，实现对建筑物供暖、供冷、供生活热水的环境系统。冬季把浅层土壤中的热量取出来，供给室内采暖；夏季把室内热量取出来，释放到地下，利用地下恒温区的低温特性进行冷却。该系统主要由集热器、蓄能器、换热器、热能提升器和热水器组成。” 恒有源公司的技术人员告诉记者。

　　例如把温度为15℃的水抽上来，通过该系统取走10℃的热，同时把温度降至5℃的水回灌地下，然后再利用一定的电能把这10℃提升到取暖所需的温度，即可达到采暖效果。在夏季制冷时，由于地下水温较低，制冷效率很高，运行电费约为分体空调的一半。“这就好比一个冰箱，里面制冷，后面散热。夏天的时候，把冰箱的门打开，冷气放在室内，热气被管线中的水带走；冬天则把热散在室内，冷气被水带走。”专家这样介绍。

　　据恒有源公司计算，目前，一个标准的能量采集装置可连续稳定提取500千瓦以上的热功率。

　　一根电线：实现冷热交换

　　据了解，目前我国采暖地区的采暖方式主要有3类：一是由热电厂提供热源的城市集中供热；二是区域锅炉房供热；三是分户小煤炉供热。这3类采暖均以燃煤为能源，也是采暖地区采暖季节大气污染的主要来源。北京市天然气的投资已达几十亿元，建筑物使用天然气采暖每平方米的造价在100元左右，它的所有配套工程都必须由国家投资建造天然气管网。而使用冷热源环境系统的总造价是每平方米200多元，无须国家投巨资建站，只要一根电线就够了。

　　恒有源公司系统总监贺平东给记者算了一笔账：以1万平方米住宅为例，如果采用传统的燃油和燃气采暖，平均每平方米投资约200元左右，但加上制冷后，无论哪一种方式，平均每平方米投资都在400元左右。与其相比较，冷热源环境系统每平方米投资280元左右，就可以实现供暖、制冷和提供生活热水的“三联供”。

　　“应用冷热源环境系统，最大的意义在于及时补充了城市能源缺口，节省了大量不可再生能源，延长了煤、油、气、矿物资源的使用年限。”恒有源公司供暖总监程韧教授说。

　　据介绍，应用冷热源环境系统1000万平方米产生的综合效益是：每季可节省37万吨标煤，减排二氧化碳94万吨，减排颗粒物1．6万吨，减排二氧化硫0．9万吨，节省运灰煤车辆9万次，并因此可节省汽油1．3万吨，夏季制冷比传统冷却塔每天节水达12万吨。

　　冷热源环境系统以电为动力，运行过程中无燃烧、无任何污染物排放，对改善大气质量是显而易见的。北京市海淀区环保局局长何建军说，从海淀区冬季运行了30万平方米的冷热源环境系统应用情况来看，目前已替代煤2.67万吨、柴油1万吨、天然气1万立方米，减少了替代物的污染。

　　从双井到单井：打造核心技术

　　在研发冷热源环境系统的过程中，恒有源公司的技术人员发现了一个问题：地下低位能量一般靠抽取地下水采集，从上个世纪60年代开始，世界上许多国家采集和回灌地下水的做法是甲井抽水，乙井回灌，称为双井抽灌方式。这一技术普遍使用大口井回灌，长期运行不仅会降低地下水位，还会造成地下水交叉污染、移砂、回灌井淤塞、地面不均匀沉降等问题，而且使用麻烦，需要经常洗井。这种抽灌方式，被一些地质水文专家批评为以破坏地下资源为代价，换取空气质量。美国、瑞士等国已经禁止使用该种抽灌方式。

　　恒有源公司的专家们经过多次研究，形成了以“单井抽灌”取代“双井抽灌”的技术攻关思路。经过反复的技术论证和试验之后，核心技术终于形成。单井抽灌技术通过浅层地下水的循环流动，在冬季采集浅层土壤中的低位热能，为热能提升器机组持续提供热源；在夏季将浅层土壤作为冷源，利用其低温特性对系统循环水进行冷却。地下水通过间壁式换热器（包括螺旋板换热器、板式换热器等）的换热壁面，完成冷热流体热量的交换。回灌水与土壤、砂石等进行热交换，实现能量的采集和传递。

　　于是，一个全新的产品——冷热源环境系统诞生了，并立即投入试验运行。国家空调设备质量监督检验中心对该系统使用情况实测和比较，得出的结论是：“依据国家标准要求达到的室内温度，在相同的户型和面积、测试条件下，仅从运行效果和经济性分析，比分体式空调方式省电，较经济。”

　　自2001年3月7日这个技术面世以来，已经获得了7项由国家知识产权局授予的实用新型专利，还获得了多项国际专利。

　　北京市水资源监测中心对单井抽灌井水的水质进行了长期跟踪检测，北京市水利局也曾经组织专家鉴定，最后一致认为：单井抽灌技术较传统地下水热泵技术有突出优点，该技术对地下水质无任何影响。

　　可再生能源：服务2008年奥运

　　恒有源公司本着以再生能源综合利用的宗旨，正在走出一条可持续发展的道路。

　　从2000年至今，冷热源环境系统已在国内推广应用260万平方米。其中，在北京推广应用210万平方米，约占北京市应用浅层地能供暖面积的60%。目前，包括海淀区政府办公大楼、西郊汽配城、海淀区外国语实验学校等在内的建筑都使用冷热源环境系统采暖（制冷）。未来列入奥运行动规划的建设项目约30万平方米，包括国家大剧院水景观工程、中关村软件园信息中心和培训中心等。

　　从历届奥运会来看，均未大规模使用可再生能源，悉尼奥运会提出了绿色奥运概念，但绿色能源（风能、太阳能）只是示范性应用。奥运场馆如使用冷热源环境系统，将实现建筑用能50％能源来自可再生能源，这绝对是奥运史上能源利用的突破：可以高标准实现《奥运行动规划》关于环境质量的目标；可以大幅度节省投资；可以确保安全舒适；有利于赛后利用。

　　冷热源环境系统对环境保护最显著之处在于，不向大气排放任何污染物，不污染、不消耗地下水。

　　据了解，国家体育场、奥运村（运动员公寓和临时建筑）、国家游泳中心、五棵松文化体育中心、奥林匹克水上公园、乡村赛马场、奥运会射击馆等10个场馆，总建筑面积约130万平方米，总投资约需230亿元。“每应用1万平方米冷热源环境系统，比电锅炉采暖系统节省装机功率500千瓦，节省电力（电厂及输配电工程）投资350万元。那么如果130万平方米场馆应用冷热源，则可节省供电投资4．6亿元。”恒有源公司总经理徐生恒用数字向记者展示了冷热源环境系统未来发展前景。