区域集中供冷供热探讨解读

0 三 区域集中供冷供热三 区域集中供冷供热 1 1 研究内容研究内容 1 1 现状分析及存在问题 现状 区域空调已历经了多年发展 在世界各地创造了大量成功运作的案 例 有些国家由于其本身所处地理位置和自身资源条件的限制 在其能源供应 领域中 区域空调系统是仅次于燃气 电力的第三大公益事业 约有 90 的中 央空调都采用环保节能的非电空调 其中区域空调项目多达 250 个 自上世纪 90 年代开始 区域空调在欧美国家进入快速发展时期 迄今为止 在美国投资 建设的区域空调项目亦达约 130 个 马来西亚 新加坡也分别建设了几十个区 域空调项目 这些项目提供的空调面积为 30 万平方米到 500 万平方米 中国 的区域空调尚处于探索 起步阶段 在上海 江苏等城市已经有建成使用的成 功案例 目前成都尚无区域空调的案例 存在问题 一是区域空调所需的资源供应存在不确定性 二是缺少统一的 规划 主要是分布式能源的规划与管网规划 电网规划以及整个城市发展规划 的关系 三是并网标准的缺失 四是缺乏合理的价格体系和机制 1 2 区域集中供冷供热可行性 必要性研究 随着中国经济总量的增长 增长与能耗矛盾日益突显 节能 降耗 循环 高效作为经济增长方式的政策提到前所未有的高度 各地方积极响应中央号召 将建立节约型社会 大力发展循环经济政策变成具体实施方案 切实落实到具 体工作中去 下大力气狠抓落实 大力推进节能工程 这要求城市的基础建设 必须具有前瞻性 这为区域空调发展提供了一个良好的契机 所有技术均为国内自行开发 区域空调作为一个成熟的产品在全球已得到 广泛应用 国内多家品牌作为非电空调全能供应商为其中包括巴塞罗那世界文 1 化论坛 西班牙 马德里新机场 西班牙 奥斯汀多蒙商业中心 美国 第 18 空军基地 美国 中央政府新城 马来西亚 等上千个项目提供主机 并为部分项目提供了整套的区域空调解决方案 充分验证了区域空调技术的可 行性和可靠性 节省初投资 区域空调投资变原政府投资为社会投资 变使用者投资为第 三方投资 与传统的自建方式相比 客户只需通过入网费的形式支付相当低的 费用就可以享受到完整的中央空调服务 投资将通过能源服务中的赢利分多年 逐步回收 从而可以大幅减少客户的资金压力 降低了中央空调的使用门槛 运营费用低 由于空调系统可采用一切热源 能够有效进行能源的梯级 循环技术利用 提高了能源利用率 从而降低运行费用 10 30 同时采用大 型机组 COP 高 系统配比合理 运行费用大幅降低 运用自动计量系统 按 量收费 价格长期稳定 透明 保证在当地处于同比最低水平 真正拥有市场 竞争优势 节省土地使用 在市中心寸土寸金的地区 集成式的能源站 使众多的传 统小机房合而为一 大大节省机房占地 提高了土地资源的利用效率 环境的友好性 区域空调可以使用任何热源来制冷 采暖 特别是可以 利用发电尾气 蒸汽 工业废热 区域内垃圾集中处理而产生的沼气以及太阳 能 在顺应国家能源梯级利用 发展分布式能源战略的同时 大幅减少 SO2 CO2 等有害气体的排放 100 万 m2的建筑区域如采用非电区域空调 每年 将可减排二氧化碳 2 6 万吨 二氧化硫 1200 吨 氮氧化物 100 吨 煤渣 3000 吨 粉尘 200 吨 相当于营造 1100 亩热带雨林或种植 20 万棵大树 区域空调 营造和谐环保的室外环境和 六度 皆优的室内环境 参与创造友好型人居环 境 真正使群众的生活环境和质量得到明显改善 提高城市的综合竞争力 运行的稳定性 每个冷热站 3 套机组以上 互为备用 每种设备可备有 2 3 种能源 如某种能源中断 另一种可及时弥补 确保 100 不中断空调 每台机组建立完备的技术档案 并为每种机型备足了保养及维修所需的备件 由于采用了用维护代替维修的服务理念和 365 天 24 小时因特网监控 把所有 隐患消灭在萌芽 从而确保每台机组终身零停机故障 保证了每台机组寿命超 过 20 年 市场的适应性 近十几年来 我国国民经济持续增长 人民生活水平和消费 能力不断提升 民众对生活品位和生活质量要求日益提高 对节能环保的中央 2 空调需求日益旺盛 1 3 区域集中供冷供热设置位置及建设规模 成都金融总部商务区位于成都市南部 三环路与外环路之间 高新区东部 和锦江区西部 北起繁雄大道 石胜路 南至孵化园北干道 外环路 500 米 绿带边线 西连天府大道 东临新成仁路西侧 含河心岛 约 3 5 平方公里 为满足总部商务区分期开发的需要 集中区域空调面积为 290 万平方米 包括公共区地下空间商业开发部分 29 万平方米 以锦江为界在锦江东西 两侧区域内适当位置分别设置集中区域冷热站 为成都金融总部商务区中央空 调系统提供冷热源 以满足该商务区发展的需要 每个冷热站占地面积均约为 4500 平方米 每个冷热站地面冷却塔占地面积约为 1800 平方米 3 1 4 区域集中空调系统方案研究 区域集中空调采用冷热电联产系统解决建筑物电 冷 热等全部需要的建 筑能源系统 系统具有能源利用率高 没有供电线损以及平衡能源的优点 能源利用效率高 目前 我国大约 1 4 以上的能源消耗在建筑物上 以提 供照明 制冷 采暖 卫生热水 通风等 过去人们研究 开发以及商业化的 节能努力都主要着眼于设备本身 而冷热电联产系统将发电和空调系统合为一 个系统 集成和优化多种设备 实现终端能源的梯级利用和高效转换 以避免 了远距离输电和分配损失 使得能源利用总效率由发电 25 35 提高到 70 90 以上 大幅度降低建筑能耗 环境价值 冷热电联产系统的广泛应用将大大减少温室气体和污染物的排 放量 大力推广将有效减少 SO2 CO2和 NOx等污染物的排放 对于缓解我国 4 的环境压力具有非常重要的社会意义 应用前景 冷热电联产系统能削减夏季电力峰值 填补夏季燃气谷值 提 高电力和燃气的负荷率 减少公用事业投资 属合理用能系统 系统设计简便 施工周期短 自动化运行管理等优点也使广大工程技术人员所接受 因此 冷 热电联产系统成为目前世界各国大力提倡的新技术 大多数建筑都要求两路电源 或者需要自备发电机组以保证电力安全供应 为了保证健康舒适的室内环境 也同时需要有高可靠性的中央空调设备来提供 必不可少的冷 暖需求 冷热电联产系统作为一个集成化的供能中心 发电机 与电网共同构成大楼的双电源 发电尾气和燃料共同构成空调系统的双能源 有效地保证了建筑中冷 热 电的安全供应 建筑耗能中空调所占比重很大 达到 30 以上 应用冷热电联产系统 空调可以全部或者部分利用发电余热 在初投资增加极少的情况下 大幅降低空调耗能成本 对于有一定密度的建筑 群 例如科技园 医院 学校 住宅小区等 冷 热 电的需求量非常大 往 往需要建设相当规模的能源中心 对其进行合理配置很重要 此时应用冷热电 联产系统 安全 节能 环保的优势就更加明显 在区域建筑群中 由于单个 建筑功能 使用时间各不相同 负荷需求互相补充 因此 可以大大减小设备 容量 降低初投资 同时设备占地面积减小 更容易实现高效运行 降低运转 费用 1 5 集中冷热源方案研究 区域供冷范围 成都金融总部商务区规划总面积约 3 5 平方公里 成都金 融城区域集中空调面积 290 万平方米 含地下空间商业开发 本区域集中空 调用于满足该区内商务 商业 行政办公楼宇及公共设施用冷 具体范围详见 5 如下平面图所示 其中未在区域供冷规划范围区域内的建筑供冷需求由用户自建冷站解决 冷量需求预测 根据成都金融总部商务区内总建筑面积以及不同建筑的冷负荷 指标 对冷负荷进行估算的过程见下表 锦江西区域总冷负荷约为 6 79 万 kW 19312RT 日供冷为 RTH 西区 办 公 商业金融酒店 居 住 综 合 地下开 发 同时使用 系数 合计 建筑面积 万 m2 9 8 9 29 6 3 45 3 5 1 31 0 13 82 20 00 120 00 建筑使用系数 0 70 750 750 750 70 70 75 0 75 6 555 供冷面积 万 m2 7 4 2 22 2 2 34 0 2 0 98 0 0 0 10 36 15 00 90 0 0 冷负荷指标 W m2 1002001001008080120 冷负荷 万 kW 0 7 4 4 44 3 40 0 10 0 0 0 0 8 3 1 80 0 60 6 79 锦江东区域总冷负荷约为 9 68 万 kW 27531 日供冷为 RTH 东区 办 公 商业金融酒店居住综合 地下开 发 同时使用 系数 合计 建筑面积 万 m2 15 93 47 7 0 73 0 2 2 10 0 22 2 5 9 00 170 0 0 建筑使用系数 0 7 5 0 750 750 750 750 750 75 0 75 供冷面积 万 m2 11 94 35 7 8 54 7 7 1 58 0 00 16 6 9 6 75 127 5 0 冷负荷指标 W m2 1002001001008080120 冷负荷 万 kW 1 1 9 7 16 5 48 0 16 0 00 1 33 0 81 0 60 9 68 热量需求预测 根据成都金融总部商务区内总建筑面积以及不同建筑的热负荷 7 指标 对热负荷进行估算的过程见下表 锦江西区域总热负荷约为 1 70 万 kW 办 公 商 业 金 融 酒店居住综合 地下开 发 同时使用 系数 合计 建筑面积 万 m2 9 8 9 29 63 45 35 1 31 0 13 8 2 20 120 0 0 建筑使用系数 0 7 5 0 7 5 0 7 5 0 750 750 750 75 0 75 供热面积 万 m2 7 4 2 22 22 34 02 0 98 0 00 10 3 6 15 00 90 00 热负荷指标 W m2 35303535403025 热负荷 万 kW 0 2 6 0 6 7 1 1 9 0 03 0 00 0 31 0 38 0 60 1 70 锦江东区域总热负荷约为 2 48 万 kW 办 公 商 业 金 融 酒店居住综合 地下开 发 同时使用 系数 合计 建筑面积 万 m2 15 93 47 70 73 02 2 10 0 22 2 5 9 00 170 0 0 建筑使用系数 0 7 5 0 7 5 0 7 5 0 750 750 750 75 0 75 8 供热面积 万 m2 11 94 35 78 54 77 1 58 0 00 16 6 9 6 75 127 5 0 热负荷指标 W m2 35303535403025 热负荷 万 kW 0 4 2 1 0 7 1 9 2 0 06 0 00 0 50 0 17 0 60 2 48 东 西区冷热站内设置溴化锂空调机组 通过溴化锂机组产生低温冷冻水 或高温热水 并通过公共管道输送到各建筑物实现集中供冷供热 在实现区域 热 电 冷三联供的同时 使得一次能源得到梯级综合利用 采用溴化锂空调 机组的意义深远 能源综合利用率较高 冷热电三联供由于建设在用户附近 不但可以获得 40 左右的发电效率 还能将中温废热回收利用供冷 供热 其综合能源利用 率可达 80 以上 另外 与传统长距离输电相比 它还能减少 6 7 的线损 对燃气和电力有双重削峰填谷作用 大量的空调用电使得夏季电负荷远远 超过冬季 一方面给电网带来巨大的压力 另一方面造成冬季发电设施大量闲 置 具有良好的经济性 每 1 立方米天然气在三联供系统能产生 2 9 度电及 3 9KW 蒸汽 燃气锅炉供热仅能产生 8 7KW 蒸汽 具有良好的环保效益 与煤相比减少二氧化碳 58 二氧化硫 99 99 颗 粒物 95 等 增强建筑物能源供应的安全性 大幅度提高建筑物用能的电力供应安全性 9 尤其对于学校 医院 1 6 区域集中供冷供热线路敷设方案研究 本项目设置地下综合管廊 区域集中供冷供热管网主管线敷设于地下综合 管廊中 冷热水管采用分别设置与共用管系相结合的敷设方式 采用自控系统 手段保障系统的正常运行 根据本项目估算冷负荷量 冷热站分别引出两对 DN800 的管进入管廊 管 廊内为一对 DN800 的冷冻水管 根据本项目估算热负荷量 冷热站分别引出两对 DN400 的管进入管廊 管 廊内为一对 DN400 的高温热水管 区域集中供冷供热管网规划面积 290 万平方 米 含地下空间商业开发 10 1 7 相关附属设施 水系统采用大温差 变频系统 降低水泵电耗和输送损失 冷热站统一由专业工程师进行集中维护 24 小时专业人员值守 用户只需通过管道接驳即可直接使用 操作简便 运行可靠性大大提高 先进的智能化群控系统 更高的安全可靠性 智能控制系统示意图 11 负荷输送回路 集中供冷站 数据中心供冷站 置地供冷站 建屋供冷站 教投供冷站 地产供冷站 数据传输回路 中央监控站中央监控站 0 与国际接轨的能源管理系统 0 1 8 投资建设运营管理方案 成本效益最大化的需求 引发客户从自行管理楼宇向 专业化 社会化管 理 转变 企业持续经营的需求 引发空调厂家从空调制造商向 空调服务商 转变 资金由空调制造商投 技术空调制造商出 风险空调制造商担 效益共 同分享的投资管理模式值得采用 即合同能源管理模式 合同能源管理模式是以节能设备为基础 以投资改造为基本特征 以节能 省钱为目的 以合同形式保障客户的权益 中央空调是建筑最核心 最昂贵的设备之一 任何微小的失误将会遭受众 多的投诉 也给客户带来有形的经济损失和无形的声誉损失 同时 中央空调 也是运行费用弹性最大的设备 空调费用低的每年每平方米仅 30 元 高的超 过 200 元 因此中央空调系统的正常 合理的运行管理需要一个专家 他可以 解决中央空调系统从主机到末端的所有难题 同时需要一个管家 他可以承担 从主机到末端的操作 维保 清洗 能源采购和结算等数百项繁琐 复杂的工 作 专家 管家的管理模式可以使用户避免由于人员流动 责任缺位 管理失 误 技术低下 市场欺诈等一系列因素带来的许多烦恼和巨大风险 通过合同能源管理模式 空调制造商依靠多年积累的节能技术和服务工程师团 队 精确对应当地环境和用户个性化需求 从技术改造 运行调节和优化管理 三个层面挖掘中央空调节能潜力 给使用客户免去人员开支 管理风险 隐性 成本 精力 时间 最终在使用客户能源财务报表上体现惊人的数据 节约 运行费用约 20 同时 空调制造商为客户提供空调能耗审计 节能诊断 选 型顾问 设备运行 系统维保 末端清洗 水质管理等集约式管理服务 免除 使用客户花费在中央空调系统上的精力和时间 利于使用客户将精力集中到主 业 提升其核心竞争力 中央空调寿命在于产品质量 更在于正确的操作和保 养 空调商的服务工程师对系统进行定期检测和专业化保养 不间断对系统进 行联网监控 延长空调设备寿命 提高投资效率 1 运营及收费 作为市政配套设施的区域空调系统能够直接提高区域内土地 价值 免除建设项目冷热源及配套设施的投资 部份初投资通过收取入网费或 包含在土地出让金内回收 其余投资及 50 年内设备更换投资等通过节能运行 管理回收 市政配套费 夏天提供空调用冷水 冬天提供空调用热水两种能源 每建 筑平米收费 100 元 参考 中国北方集中供热地区均将市政热力作为市政配 套工程 向使用方收取入网费或开口费 以北京为例 市政供热每建筑平米收 费 80 元 天津每建筑平米收费 120 元 能源服务收费 能源费 固定费 流量费 固定费 1 5 元 m2月 每年收取 12 个月 流量费 冷 0 40 元 kWh 热 0 35 元 kWh 办公建