張志剛

(呼和浩特富泰熱力股份有限公司，內(nèi)蒙古呼和浩特010020)

1 概述

我國(guó)主要城市建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)分為嚴(yán)寒地區(qū)、寒冷地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)、夏熱冬暖地區(qū)和溫和地區(qū)。其中，夏熱冬冷地區(qū)是指長(zhǎng)江中下游及其周圍地區(qū)，該地區(qū)的范圍大致為隴海線以南，南嶺以北，四川盆地以東，包括上海、重慶二直轄市，湖北、湖南、江西、安徽、浙江五省全部，四川、貴州二省東半部，江蘇、河南二省南半部，福建省北半部，陜西、甘肅二省南端，廣東、廣西二省區(qū)北端，涉及16個(gè)省、市、自治區(qū)。該地區(qū)面積約180×104km2，人口5.5×108人左右，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值約占全國(guó)的48%，是一個(gè)人口密集、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)。

20 世紀(jì)50 年代，以最冷月(1 月)平均氣溫0 ℃為分界線，即秦嶺—淮河線，該線以北地區(qū)城鎮(zhèn)實(shí)行集中供暖機(jī)制，農(nóng)村采用戶式供暖。該線以南則不進(jìn)行集中供暖。改革開放以來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，該地區(qū)的城鎮(zhèn)居民供暖的呼聲越來(lái)越高。與北方相比，更短的冬季供暖時(shí)間是制約集中供暖的要素，因此，根據(jù)夏熱冬冷地區(qū)的氣候特點(diǎn)，將供暖和供冷聯(lián)合向區(qū)域供應(yīng)成為該地區(qū)集中供暖推動(dòng)的可行方式。本文通過(guò)在夏熱冬冷地區(qū)的具體項(xiàng)目——合肥濱湖新區(qū)核心區(qū)區(qū)域能源項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，闡述在該地區(qū)實(shí)施清潔供暖的可行性。

2 我國(guó)能源發(fā)展戰(zhàn)略

我國(guó)集中供暖區(qū)域占國(guó)土面積的70%左右，城市集中供暖面積及供暖管網(wǎng)長(zhǎng)度逐年增高，農(nóng)村地區(qū)供暖需求與供暖能耗更是快速增長(zhǎng)。《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃(2014—2020年)》指出，要以開源、節(jié)流、減排為重點(diǎn)，確保能源安全供應(yīng)，轉(zhuǎn)變能源發(fā)展方式，調(diào)整優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新能源體制機(jī)制，著力提高能源效率，嚴(yán)格控制能源消費(fèi)過(guò)快增長(zhǎng)，著力發(fā)展清潔能源，推進(jìn)能源綠色發(fā)展，著力推動(dòng)科技進(jìn)步，切實(shí)提高能源產(chǎn)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，打造中國(guó)能源升級(jí)版，為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國(guó)夢(mèng)提供安全可靠的能源保障。堅(jiān)持節(jié)約、清潔、安全的戰(zhàn)略方針，加快構(gòu)建清潔、高效、安全、可持續(xù)的現(xiàn)代能源體系。實(shí)施綠色低碳戰(zhàn)略，推進(jìn)能源消費(fèi)革命。積極發(fā)展天然氣、核電、可再生能源等清潔能源，降低煤炭消費(fèi)比重，推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化。

3 夏熱冬冷地區(qū)清潔供暖途徑及技術(shù)

以“以電為主，宜電則電；以氣為輔，宜氣則氣，大力推進(jìn)清潔能源供暖”為宗旨，建設(shè)清潔供暖體系。

① 太陽(yáng)能供暖

在建筑物屋頂設(shè)置平板式太陽(yáng)能集熱板，吸收太陽(yáng)能后形成閉式循環(huán)，由循環(huán)水泵提供循環(huán)動(dòng)力。太陽(yáng)能供暖可作為集中供暖的補(bǔ)充熱源。例如，供暖面積500 m2，需集熱板160 m2，占地160 m2，太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)折合單位建筑面積造價(jià)約450元/m2。

② 風(fēng)電供暖

利用風(fēng)力發(fā)電作為能源，采用電蓄能鍋爐為熱源進(jìn)行供暖。

③ 地?zé)峁┡?/p>

地?zé)豳Y源是一種高效、節(jié)能、環(huán)保的可再生能源資源。地?zé)嵛菜畱?yīng)梯級(jí)利用，盡量降低地?zé)嵛菜毓鄿囟?。地?zé)豳Y源梯級(jí)利用后，熱利用率可達(dá)90%以上。

4.2.3 光線過(guò)于強(qiáng)烈或太暗 解決辦法：光線過(guò)于強(qiáng)烈，視野物像被“曝光”呈白色，適當(dāng)降低光線強(qiáng)度，物像就會(huì)慢慢呈現(xiàn)出來(lái)。反之，用暗視野觀察物像時(shí)，注意避免物像被黑暗掩蓋。

④ 污水源熱泵

將污水低位熱能通過(guò)熱泵轉(zhuǎn)移到熱用戶。城市污水是一種較好的低溫?zé)嵩?。污水夏季溫度低于室外溫度，冬季高于室外溫度，整個(gè)供暖期和供冷期，水溫波動(dòng)不大。一般冬季水溫不低于10 ℃，夏季不超過(guò)30 ℃。原生污水中含有大量的熱能。城市社區(qū)產(chǎn)生的廢熱的40%在污水中。

⑤ 生物質(zhì)供暖

將農(nóng)林廢物粉碎、混合、擠壓、烘干等，制成各種成型(如塊狀、顆粒狀等)的可直接燃燒的新型清潔燃料，將其燃燒放出的熱量用于發(fā)電、供暖。

⑥ 核能供暖

核能是一種清潔、高效、優(yōu)質(zhì)的現(xiàn)代能源，對(duì)核能的利用不但可以節(jié)省化石能源消耗，同時(shí)還可以減少燃燒化石能源所產(chǎn)生的各類有害物質(zhì)。核能常應(yīng)用于核電站、低溫核供熱站、海水淡化等。低溫核供熱站是利用低溫核反應(yīng)堆替代傳統(tǒng)燃煤、燃?xì)獾热剂系墓嵩O(shè)施，由清華大學(xué)核能技術(shù)研究所設(shè)計(jì)實(shí)施，它是繼核電站之后又一和平利用原子能的成果，它的經(jīng)濟(jì)效益表現(xiàn)在低溫核供熱站系統(tǒng)簡(jiǎn)單，單位功率投資比核電站低很多，與燃煤熱源相比投資相對(duì)較高，但核燃料成本比煤低得多，同時(shí)不排出灰渣、煙塵、SO2、NOx等有害物質(zhì)，對(duì)于1 000×104m2的供熱面積，每年可減少燃煤消耗30×104～50×104t，SO2排放量減少0.6×104t，煙塵排放量減少0.2×104t，NOx排放量減少2.7×104t，而核燃料消耗不足1.5×104t，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益顯著。

⑦ 燃?xì)夤┡?/p>

冷熱電三聯(lián)供：以燃?xì)庾鳛橐淮文茉赐瑫r(shí)生產(chǎn)電力、熱能和冷能。以獨(dú)(多)棟建筑且有冷、熱負(fù)荷需求的公共建筑為對(duì)象，建立集中能源站，實(shí)現(xiàn)能源按品位梯級(jí)利用。冬季利用發(fā)電余熱為供暖提供熱源；夏季則把發(fā)電余熱轉(zhuǎn)換為冷能，作為空調(diào)冷源。三聯(lián)供系統(tǒng)適用項(xiàng)目為：有冷熱負(fù)荷需求的用戶及電力接入困難的用戶或需要備用發(fā)電機(jī)的用戶。

分散燃?xì)夤┡褐笇?duì)單體建筑物采用燃?xì)夤┡療崴疇t或燃?xì)庵比紮C(jī)等方式供暖、供冷。供暖熱水爐因其安裝調(diào)節(jié)方式靈活，適用于低密度住宅別墅區(qū)及沿海旅游區(qū)供暖。燃?xì)庵比紮C(jī)可用于有冷、熱負(fù)荷需求的單體公共建筑。分散的供暖、供冷模式可節(jié)省管網(wǎng)投資，減少市政設(shè)施用地。

4 實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目

4.1 建筑面積及冷熱負(fù)荷

合肥市濱湖新區(qū)核心區(qū)占地面積17.8 km2，建筑面積374×104m2，詳見表1。

表1 規(guī)劃建筑面積

考慮建筑個(gè)體之間空調(diào)使用上存在同時(shí)使用系數(shù)，根據(jù)建筑類型及相關(guān)資料，同時(shí)使用系數(shù)采用0.56。從負(fù)荷調(diào)查可得知考慮同時(shí)使用系數(shù)后的建筑總冷、熱負(fù)荷，夏季峰值負(fù)荷為174.9 MW，出現(xiàn)在7月25日前后的26 d之內(nèi)，冬季峰值負(fù)荷為86.6 MW，出現(xiàn)在1月14日前后的13 d之內(nèi)，夏季峰值負(fù)荷為全年峰值負(fù)荷。

4.2 全年冷熱負(fù)荷

① 全年冷負(fù)荷

供冷時(shí)間根據(jù)室外溫度確定，室外日平均溫度不高于20 ℃，且連續(xù)5 d日最高溫度不大于25 ℃時(shí)，為供冷分界點(diǎn)。合肥供冷時(shí)間為159 d，以7月25日為最高負(fù)荷日向前后推算，可得部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間及負(fù)荷率見表2。供冷期總供冷量為249 490 MW·h。

表2 冷負(fù)荷部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間及負(fù)荷率

② 全年熱負(fù)荷

供暖時(shí)間根據(jù)室外溫度確定，室外日平均溫度不低于8 ℃，且連續(xù)5 d日最低溫度不小于5 ℃時(shí)，為供熱分界點(diǎn)，合肥供暖時(shí)間為100 d。以1月14日為最高負(fù)荷日向前后推算，部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間及負(fù)荷率見表3。供暖期總供熱量為108 696 MW·h。

表3 熱負(fù)荷部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間及負(fù)荷率

4.3 冷熱源方案

本項(xiàng)目建設(shè)區(qū)域能源站3座，夏季供冷,冬季供暖。夏季供、回水溫度分別為4 ℃、12 ℃，冬季供、

回水溫度分別為55 ℃、41 ℃。能源站供冷、供熱方案見表4。

表4 能源站工藝方案匯總

區(qū)域能源負(fù)荷平衡分析見表5，由表5可見，最大供冷能力大于最大冷負(fù)荷，最大供熱能力大于最大熱負(fù)荷。

表5 區(qū)域能源負(fù)荷平衡分析

5 結(jié)論

合肥濱湖新區(qū)區(qū)域供暖供冷項(xiàng)目采用天然氣分布式能源、地源熱泵、再生水源熱泵、冰蓄冷及水蓄能等多種能源形式相結(jié)合的復(fù)合型能源，天然氣分布式能源發(fā)電并網(wǎng)不上網(wǎng)，生產(chǎn)出的電力主要用于制冷蓄冰、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)、能源站照明等內(nèi)部用途。利用復(fù)合型能源能夠有效保障項(xiàng)目運(yùn)行的可靠性、安全性和穩(wěn)定性，確保項(xiàng)目具有可持續(xù)發(fā)展能力。

項(xiàng)目總投資為93 834.66×104元，主要供暖供冷用戶為商業(yè)、公共建筑用戶。夏熱冬冷地區(qū)建立區(qū)域能源站集中供暖供冷，通過(guò)財(cái)務(wù)分析，本項(xiàng)目增量效應(yīng)較好，項(xiàng)目運(yùn)行后有還款能力。項(xiàng)目建成后可以提高城市現(xiàn)代化水平，具有良好的社會(huì)效益、環(huán)境效益，是國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策重點(diǎn)支持的行業(yè)。

夏熱冬冷地區(qū)利用清潔能源集中供暖，需要政府在政策和經(jīng)濟(jì)上給予支持。