项目背景
- 城市可持续发展面临三大要素制约，资源环境问题引发社会问题。
- 城市发展呈现VUCA环境（易变性、不确定性、复杂性、模糊性），导致“大城市病”。
- 北京“大城市病”四大根源：人口增长过快、中心区域功能过度集中、资源能源匮乏、环境形势严峻。
- 解决城市资源与环境问题需要浅层地热能，调整能源结构，提高可再生能源比重。
- 热泵技术是十大突破性技术，但面临行业与企业、资源与环境、科学与技术协调发展问题。
- 浅层地热能换热机理不清导致技术含量不高，城市大范围集中开发凸显资源与环境矛盾。
主要成果
- 课题一：建立浅层地热能换热贡献率理论及数字孪生模型，划定换热贡献率高目标体。
- 课题二：研制高导热强抗压聚乙烯管材及其他元器件材料，导热系数≥1.9W/(m.K)。
- 课题三：研发地源热泵系统元器件的柔性纳米发电机自供电技术。
- 课题四：构建大型热泵系统高效运行智慧化控制系统，开发长-短周期耦合优化算法。
- 课题五：建立大型热泵系统全生命周期碳足迹评价模型，分析减排潜力。
- 成果形式：发明专利132项（2023-2024）、计算机软件著作权（2023-2024）、专著3部（2023-2024）、专业论文（2023-2024）、专业会议主演讲（2023-2024）、团体标准2项（2023-2024）。
推进载体
- 成立北科院热泵系统高效换热工程技术中心，以“小核心大网络”模式建设。
- 中心承担国家自然科学基金项目、北科院市级财政项目、北京市人才项目等。
- 构建立体化、体制新、有实力、有特色的院级协同创新平台，对接国家战略科技力量。
- 主要任务：开展需求导向的工程技术研发、成果转化应用、浅层地热能换热贡献率理论研究、地下换热管材和元器件新材料研制、热泵系统全生命周期碳足迹研究、国际国内学术交流等。
发展思考
- 理论创新：采用熔融共混及辐射交联方法制备复合管材，提高地理管铺设效率。
- 工艺创新：研发井下潜水泵和井口装置，科学性和有效性提升，适于批量生产。
- 机理创新：建立浅层及中深层地热储能系统，实现资源循环利用，降低能耗。
- 体系创新：开发热泵智能化控制系统，提升行业碳排放数，拓展应用领域。
- 应用前景：中深层高效井下换热系统、井下潜水泵和井口装置、浅层及中深层地热储能系统、热泵中应用的其他新能源方式等，市场潜力巨大，具有较强经济、社会和环境效益。
