社区集中供热供冷相关问题研究

来源:用户上传      作者: 王金楼

　　近年来,能源、特别是电能紧缺己经成为阻碍我国经济发展的一个重要因素。电力紧缺状况在神州大地频频出现,其中以经济发达的长江三角洲和珠江三角洲情况较为严重,部分内陆工业欠发达地区也出现了意想不到的电力供应紧张状况,引起了对节电问题的新关注,而社区集中供热供冷是一种节约能源的新方式。
　　
　　一、节约能源的一种新方式-集中供冷供热
　　
　　在供电紧张的困扰下,城市“集中供冷”无疑是环保节能的新方式,在有条件的社区和城市,统一规划、统一设计、统一管理、集约化经营的集中供冷、集中供热事业前景看好。在一个供热季过去,众多供热企业面临着人员设备闲置等新问题,如何提高供热设备利用率,使其创造更多的价值?探索“集中制冷”是一条供热企业发展之路,也是产业发展之机遇。我国早在建国初期,学习苏联经验,重视发展热电联产建设。在供热机组占全部火电设备总容量中,从1952年的2%增加到1957年的17%,仅低于苏联,居世界第二位。在经历了七十年代的发展低潮后,随着改革开放和经济的发展,我国热电联产又取得了很大进步。到1999年底,我国单机容量6000kw以上的热电机组装机容量达2815.9万kw,占同期同容量火电机组的13.30%。这些机组主要以煤为燃料,即热电厂是由燃煤锅炉和抽凝(或背压)汽轮机组构成。
　　现在,社区集中供冷没有社区集中供热应用广泛,但由于其在经济上的吸引力也正在世界范围内慢慢被提倡和应用。1962年美国在Harfordeity,Conneetieut建成世界上最早的社区集中供冷系统,并可同时供应蒸汽。日本的社区集中供冷发展最快而欧洲也己有多个热电冷联产系统投入运行。热电冷联产形式的社区集中供冷在我国刚刚起步,但发展迅速。全国多个城市拥有在燃煤热电厂基础上建立的热电冷联产系统,如济南热电冷联产系统的供冷总容量近几年己从无发展到49.6Mw,杭州两个正在建设的热电冷联产系统供冷总容量将超过120MW。
　　集中供冷系统,除节约投资及节能效果明显外,还有以下优点:有利于优化城市整体规划,提升城市形象;由于噪声源相对集中,制冷社区会降低噪音1至2个分贝;室外大量冷水管网,使制冷社区平均环境温度降低2至3度,废气集中排放,制冷社区室外空气品质得到提升,扩展性强,哪里需要新增大楼或居民小区,管道接过去即可完成。因此,不管从节能环保的角度,还是从经济利益的角度,集中供冷供热己成为解决能源问题的一条可行的新途径了。
　　
　　二、社区集中供冷供热系统
　　
　　社区集中供冷供热是指对一定社区内的建筑物群,由一个或多个能源站制得热水,冷水等冷热媒,通过社区管网提供给最终用户,实现用户制冷或制热要求的系统。通常包括五个基本组成部分:能源站(ThermaIproduction plant),能源储存站(Thermalenergy storage),输送管道(Transmissionline and Distribution line)和末端设备(Consumer building containing in-buildingequipment),以及计算机管理软件。
　　其中能源站为产生冷量和热量设备的统称,包括热电厂,社区锅炉房,各种制冷机组等。在进行社区供冷供热系统设计的时候,可以根据所在地的条件,对冷热源进行自由的选择,如当地有热电厂,则可以直接利用热电厂的蒸汽,用来进行制冷和制热。
　　能源储存站是重要的削峰填谷的手段,虽然它的存在往往被视为可有可无,但其实它对整个系统的稳定可靠性有着重要的贡献。
　　供热供冷管网是将冷量和热量送至用户的通路,它如同连接各个建筑的道路,其控制的范围,平衡性和合理性直接决定了社区集中供冷供热系统的成功与否,也关系到它在济性上县蕃可行。
　　用户端的连接是一个大型社区集中供冷工程中至关重要的部分,这不仅仅是因为这一部分是整个社区集中供冷系统中实现为用户端供冷这一终极目标的最后一步,更是因为正是系统连接的这些客户的采取何种供冷方式供冷将最终决定该社区集中供冷系统整体的节能性和经济性,如果在这部分发生问题,潜在的社区集中供冷用户们出于供冷安全的考虑将采用其他的供冷方案,而社区集中供冷的最大优点在于其规模效应引起的其他诸如节能、高灵活性等超出传统技术的优点,一旦用户端冷负荷不够稳定或过小,社区集中供冷将完全没有任何优势可言,甚至不如传统的、独立的分散式的供冷技术。
　　最后,计算机控制系统管理控制着冷量和热量的流动,作为整个系统的大脑在发生情况时马上作出反应,处理问题。
　　
　　三、社区集中供冷供热系统的优点
　　
　　1、运行的高能效
　　一个大型的中心制冷工厂与许多分散的小制冷机组相比可以得到更多、更细致的分析和更好的设计,而且由于连接用冷用户数量巨大,各用户冷负荷的同时利用系数小于1,这将在一定程度上降低系统的整体供冷能力的需求,同时可以使得系统的工作曲线维持一个比较平缓的模式,从而使得系统可以实现一个较高的运行能效或COP值。
　　大型制冷工厂几乎可以采取各种能源制冷,尤其是廉价的能源,比如工业废热,海水或湖水的自然冷量。
　　蓄冷技术可以实现削峰填谷技术,从而减轻电力系统在夏天冷需求达到高峰时对其他用电企业、单位和发电厂的压力,同时,利用低谷电可以使得社区集中供冷系统的经济性更好。而且采取蓄冷技术可以降低系统的总制冷能力,利用夜间冷负荷低的时候使大型制冷机组连续高效的工作并将产出的冷量以冰或冷冻水的形式储存起来以备白天使用,从而降低了整个系统的供冷机组的装机能力要求。
　　
　　2、环境的保护
　　对于同等制冷能力的几部大型制冷机组和分散的许多的小制冷机组来说,大型机组不仅需要少得多的制冷剂,而且可以更好地处理制冷剂在工作及回收时的泄漏问题。一旦特殊的或更严格的行业标准出台,比如CFC和HCFC的淘汰,大型的制冷工厂可以更快的和更经济的采取技术措施来达到新标准的要求。由于大的制冷机的高能效的不间断的运行,制取同样冷量的电耗的大大减少将大大降低温室气体的排放,尤其对像中国这样的以煤电为主的、自然化石能源资源按人口分配又极其稀缺的国家来说,节能还将意味着发电厂本地的酸雨问题将不至于更加严重。
　　
　　3、建筑空间利用率和建筑美观性的提高
　　采用社区集中供冷后,建筑的业主就可以大大减少在建筑内安装设备室所需的空间,因为不需要再在楼宇里安装自己独立的制冷机了,而这些节省下来的空间可以被用来出售或租赁以赚取更多的收入。而且,取消了设备间还意味着消除了制冷机在楼内工作或起停时所产生的噪音,而原来设置干房顶或室外的冷却塔也不复存在了,节省下来的空间可以用于安

装卫星接受天线等通讯设备,也可以考虑建立一个大的温室植物暖房以加强建筑的美观和欣赏价值,同时还能充分利用空间并赚取更多的收益。
　　取消难看的冷却塔的好处不仅释放了有限的、昂贵的空间,实现了提高美观和收益的目的,而且还消除了采用冷却塔所带来的释放羽状水蒸气和产生军团菌的问题。在有的地方冷却塔甚至是不能安装的,比如像巴黎这样的古都,为了和城市众多的历史性的建筑进行协调。在美丽的凯旋门面对的香谢丽舍大街上的商业楼宇外安装冒着水蒸汽的难看的冷却塔是绝对不可容忍的,因此巴黎采取了社区集中供冷,将冷却塔挪到了不存在影响古建筑的美观的地方,而且制冷机组采取埋地的安装,从而将制冷系统的视觉污染减到最小。
　　
　　4、维护的高质量
　　采用社区集中供冷后用户就不再需要去自己维护制冷系统了,所有在中心制冷工厂的技术维护管理人员都受过严格、过硬的培训,辅助以先进的计算机控制系统,供冷的质量、可靠性和系统的安垒性都可以得到很大的提高。由于采用了先进的技术,工作量大大降低了。工作人员大大减少了,这样维护的费用也大大降低了。
　　
　　5、系统的高可靠性
　　社区集中供冷系统的可靠性是分散小系统所无法比拟的。根据欧洲的经验,社区集中供冷保证供冷的可靠性在99.70%以上,正是因为如此高的可靠性,连一般的医院和食品冷冻厂都取消了备用供冷设备,从而降低了开销。
　　
　　四、社区集中供冷供热系统的潜在问题
　　
　　1、巨大的初投资
　　在这个现实世界中没有任何一种工程解决方案是完美无缺的,这句话同样也适用于社区集中供冷。巨大的初投资使得仿佛可以引领供冷革命的社区集中供冷技术蒙上了经济是否可行的巨大的疑惑阴影,这一缺陷尤其在一个已经建立好供冷解决方案的地区想进行供冷技术升级、改进的情况下显露无疑。而如果是在一个新建的集中商业区(cBD)的供冷设计时就考虑这种方案,这种缺点可以降到最低。
　　
　　2、复杂的商业管理
　　除了每一个成功的社区集中供冷工程都要考虑当地各种外部情况和条件等复杂性,最难掌握的还是采取最适当的管理方式。其中包括在不同的地区对不同的客户签订不同的冷量价格的合同,步步为营的模块式的设计战略以避免系统的制冷能力和传输能力设计过大,准确的长期预测和适当的短期建设的成功结合以避免出现短期内初投资无法产生效益而带来的投资风险,等等。由于多种因素的共同影响,一个成功的、赚钱的社区集中供冷的商业管理模式是非常的难得的,它不能在其他地方照抄的,成功的技术设计但是失败的管理导致的赔钱的社区集中供冷工程并非在少数。
　　
　　3、环境问题
　　虽然节能和制冷剂的减排带来了可观的环境效应,但是当采用利用低温海水或湖水,抑或是采用蓄水层中的冷水进行廉价冷却的时候,所带来的环境污染和水温升高后的潜在的生态污染还应该经过谨慎的论证后才能确定最终的供冷方案,毕竟我们要遵守“科技以人为本”的设计方针。
　　
　　4、美观和娱乐问题
　　同样,如果采用海水或湖水的廉价冷量进行社区集中供冷,巨大的冷水管道会造成视觉污染,而且浮在水面的输水管道还会迫使以娱乐目的的行船被迫改变航向。
　　
　　五、结　论
　　
　　社区集中供冷供热是一种既传统又新兴的供冷供热方式,较之常规的空调系统来说存在着很多明显的优点,但同时也存在着许多需要解决的问题。在我国社区集中供冷供热的发展还处在起步阶段,这使我们可借鉴的经验较少,但同时也给了我们发展新思路的空间从国外的经验来看一个社区集中供冷供热系统是否成功有以下因素决定:冬冷夏热,人口稠密的地区或使用率高的建筑,周边有较为便宜的能量来源,热电冷联产技术的成熟及实施环境,有效率的管理,合理的资金投入及政策引导等。
　　总之,如何在社区集中供冷供热的实施中,体现人与自然的协调发展,能源的合理利用和经济利益的最大化是社区集中供冷供热是否能快速地,良性的发展的关键。

转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-425612.htm