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區(qū)域集中供冷:防暑降溫新方式

科技日?qǐng)?bào)發(fā)布時(shí)間:2023-08-17 09:40:21  作者:都 芃? 王孫偉

  眼下雖已立秋,但我國(guó)江西省、廣東省等地暑熱未消,高溫“余額”仍比較充足。

  今年入夏以來,我國(guó)多地經(jīng)歷了持續(xù)高溫天氣。隨著夏季高溫現(xiàn)象愈發(fā)普遍、高溫天氣逐漸向春秋兩季伸展現(xiàn)象越發(fā)明顯,空調(diào)已成為室內(nèi)降溫不可或缺的設(shè)備之一。除了家用空調(diào),近年來一種新的降溫方式——區(qū)域集中供冷逐漸進(jìn)入大眾視野。

  這個(gè)夏天,深圳前海地區(qū)的集中供冷項(xiàng)目施工進(jìn)入尾聲,不久將投入運(yùn)行,該冷站可以為周邊近100萬平方米的寫字樓提供集中供冷服務(wù)。除深圳外,上海、武漢、濟(jì)南、西安等地也紛紛試運(yùn)行區(qū)域集中供冷系統(tǒng)。

  集中供冷系統(tǒng),類似一臺(tái)“超級(jí)空調(diào)”:通過建立集中供冷站點(diǎn)和搭建相應(yīng)的配送管線,將冷水或者冷風(fēng)傳送給建筑物,可以同時(shí)為區(qū)域內(nèi)的大量用戶提供服務(wù)。

  那么,區(qū)域集中供冷系統(tǒng)是如何制冷的?其制冷效率和使用成本如何?帶著這些問題,科技日?qǐng)?bào)記者采訪了相關(guān)專家。

  不僅能制冷,還可降噪除菌

  與傳統(tǒng)家用空調(diào)依靠制冷劑制冷不同,區(qū)域集中供冷系統(tǒng)制冷依靠的是水。區(qū)域集中供冷系統(tǒng)通常由能源站(冷熱源)、輸送管網(wǎng)、換冷(熱)站和用冷末端(如風(fēng)機(jī)盤管)組成,多利用能源站間與建筑群間的區(qū)域供冷管網(wǎng)傳輸冷水,整個(gè)供冷系統(tǒng)類似人體的心臟及血液循環(huán)系統(tǒng)。

  夏季供冷時(shí),區(qū)域集中供冷系統(tǒng)會(huì)將低溫水輸送到供冷區(qū)域內(nèi)的換熱站,通過冷交換后再將水輸送到用戶的末端風(fēng)盤系統(tǒng)。隨后,風(fēng)機(jī)會(huì)不斷吹拂充滿低溫水的水管,產(chǎn)生冷氣再被輸送到用戶所在空間。

  雖然名字中帶有“集中”二字,但區(qū)域集中供冷系統(tǒng)的調(diào)溫能力不差,而且還可以降噪、除菌,是名副其實(shí)的“全能選手”。

  區(qū)域集中供冷用戶可以根據(jù)實(shí)際使用需求,對(duì)溫度、濕度等靈活地進(jìn)行調(diào)節(jié),保證室內(nèi)空間溫度和濕度的穩(wěn)定性。同時(shí),區(qū)域集中供冷還可以減少室內(nèi)空調(diào)設(shè)備帶來的噪音和震動(dòng),改善室內(nèi)空間聲環(huán)境。如果在區(qū)域集中供冷終端裝置前安裝相關(guān)設(shè)備,其還可以實(shí)現(xiàn)空氣過濾、消毒等,降低細(xì)菌、病毒、灰塵等污染物的數(shù)量,改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。

  位于山東省濟(jì)南市CBD片區(qū)的山東港口大廈亞朵S酒店已經(jīng)開展集中供冷,該酒店工作人員張子浩表示:“客人反饋,集中供冷的降溫速度非???,而且一直能穩(wěn)定保持在26攝氏度左右,降溫效果非常好。”

  針對(duì)夏季空調(diào)管道通冷水后管壁結(jié)露的問題,區(qū)域集中供冷的末端散冷裝置——風(fēng)機(jī)盤管通常自帶冷凝水收集系統(tǒng),可以將冷凝水進(jìn)行有效收集,再統(tǒng)一排出建筑物外,不會(huì)對(duì)用戶的使用體驗(yàn)造成影響。

  當(dāng)前,區(qū)域集中供冷的適用場(chǎng)所主要為大學(xué)城、商務(wù)區(qū)、工業(yè)園等人口密集的城市公共區(qū)域。這些場(chǎng)所制冷需求較高、用電量較大,利用集中供冷的方式可以大幅降低能源損耗。

  湖南大學(xué)土木工程學(xué)院教授張泉認(rèn)為,我國(guó)集中供冷需求正處于增長(zhǎng)階段。隨著中國(guó)城市的持續(xù)快速擴(kuò)張,大型商業(yè)建筑、購(gòu)物中心、酒店和工業(yè)設(shè)施以及民用建筑等對(duì)集中制冷系統(tǒng)的需求還會(huì)不斷增加。

  供冷方式多樣,可進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)

  早在1998年,原國(guó)家計(jì)劃委員會(huì)等機(jī)構(gòu)便聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)的若干規(guī)定》,鼓勵(lì)各地區(qū)積極發(fā)展城市熱水供應(yīng)和集中供冷,擴(kuò)大夏季制冷負(fù)荷,提高全年運(yùn)行效率。自此,全國(guó)各地開始了區(qū)域集中供冷系統(tǒng)建設(shè)的初步探索。

  廣州大學(xué)城是我國(guó)最早進(jìn)行集中供冷的區(qū)域之一。廣州大學(xué)城采用的是“冰蓄冷”技術(shù),即大學(xué)城內(nèi)的各個(gè)冷站在夜間用電低谷時(shí)段進(jìn)行制冰蓄冷,白天再融冰供冷,通過輸送管道將冷凍水輸送到各用戶終端,轉(zhuǎn)化為冷氣,給人們帶來清涼。據(jù)廣州城投集團(tuán)大學(xué)城公司相關(guān)技術(shù)人員介紹,廣州大學(xué)城區(qū)域集中供冷系統(tǒng)相比傳統(tǒng)的中央空調(diào)、VRV空調(diào)系統(tǒng)和分體空調(diào),可以降低空調(diào)峰值負(fù)荷至少30%。

  目前我國(guó)區(qū)域集中供冷方式多樣,廣州大學(xué)城采取的蓄冰制冷模式只是其中之一。按照制冷技術(shù)不同,集中供冷方式通常可以分為電制冷(蓄冰制冷等)和熱驅(qū)制冷(熱泵制冷、燃?xì)忮仩t制冷等)。而根據(jù)采用的冷(熱)源差異來區(qū)分,集中供冷方式又可以分為利用電能、太陽能、地?zé)崮?、空氣能等不同能源進(jìn)行制冷。

  較早開展集中供冷項(xiàng)目的國(guó)家電投上海電力前灘智慧能源中心相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹,電制冷方式和普通家用空調(diào)的制冷方式類似,但其總體能耗更低、制冷效率更高;而熱驅(qū)制冷主要利用熱量交換的原理進(jìn)行制冷,其中熱泵制冷是利用天然地理環(huán)境進(jìn)行制冷,比電制冷投入的成本更低,也更加綠色環(huán)保。

  以地源熱泵制冷技術(shù)為例,該技術(shù)利用地底100米以下地源恒溫的特性進(jìn)行工作。在夏天,即使地表溫度超過40攝氏度,地下溫度仍然能夠恒定在15攝氏度到20攝氏度之間。水流通過地下管道進(jìn)入地下循環(huán),水溫就可以自然降低到20攝氏度左右,然后再通過進(jìn)一步制冷將水溫降低到7攝氏度后再向建筑物供冷。

  “這種方式利用地下淺層地?zé)豳Y源恒溫的特性來降溫,幾乎可以說是零成本免費(fèi)制冷。”國(guó)家電投上海電力前灘智慧能源中心相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。

  除此之外,熱泵制冷還可以利用水、沼氣等其他自然資源來進(jìn)行制冷,其原理都是通過熱交換方式進(jìn)行天然降溫。同時(shí),相比電制冷,利用自然資源進(jìn)行制冷,系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定。

  “總體而言,集中供冷的方式?jīng)]有定式,要根據(jù)區(qū)域內(nèi)具體的環(huán)境條件進(jìn)行定制化設(shè)計(jì),進(jìn)而提供定制化供冷服務(wù)。”國(guó)家電投上海電力前灘智慧能源中心相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹。

  能源利用率高,提升室內(nèi)空間美觀度

  相比家用空調(diào),區(qū)域集中供冷系統(tǒng)的最大優(yōu)勢(shì)是制冷效率高、能源利用率高。

  “目前普通室內(nèi)空調(diào)最高能達(dá)到一級(jí)能效,即3.0的制冷效率,也就是說一分電能產(chǎn)生三分冷量;而冷站的制冷效率能達(dá)到6.0,即一分電能產(chǎn)生六分冷量。”國(guó)家電投上海電力前灘智慧能源中心相關(guān)負(fù)責(zé)人表示,冷站的制冷效率大約是普通空調(diào)的兩倍。

  制冷效率的提高意味著溫室氣體排放量的降低。通過集中供冷,區(qū)域內(nèi)的公共建筑可以擺脫分散式的制冷系統(tǒng),以更高效的方式達(dá)到同樣的降溫效果,節(jié)能效果顯著,減排效益巨大。對(duì)于用戶而言,采用區(qū)域集中供冷還可以增加室內(nèi)空間的美觀程度,避免安裝、維修普通空調(diào)帶來的種種不便。

  “有了區(qū)域集中供冷,就不用安裝室內(nèi)空調(diào)和空調(diào)外機(jī),只需要在屋內(nèi)墻壁上開設(shè)通風(fēng)口即可。同時(shí),用戶也不用擔(dān)心室內(nèi)溫度過高或過低,可以根據(jù)使用需求調(diào)節(jié)風(fēng)速和冷熱,保證室內(nèi)環(huán)境的舒適性。”國(guó)家電投上海電力前灘智慧能源中心相關(guān)負(fù)責(zé)人還介紹,區(qū)域集中供冷還可以省去分散式空調(diào)維修的麻煩,提高制冷服務(wù)質(zhì)量。區(qū)域集中供冷能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)冷卻系統(tǒng)的集中管理和監(jiān)控。專業(yè)維修人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)冷卻機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài),及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理故障,確保設(shè)備的正常運(yùn)行。與此同時(shí),運(yùn)維團(tuán)隊(duì)通過對(duì)冷水循環(huán)管網(wǎng)的監(jiān)測(cè),能夠全面把握、及時(shí)調(diào)整供冷情況,為用戶提供更加穩(wěn)定、可靠的服務(wù)。

  “像我這種占地面積有幾百平方米的店,裝一套中央空調(diào)要花好幾萬元,如果撤店還要移機(jī),前前后后都是成本。”在濟(jì)南市CBD片區(qū)從事餐飲行業(yè)的張先生表示,區(qū)域集中供冷設(shè)備從交房時(shí)便已安裝完畢,不需要后期再額外花錢加裝。

  對(duì)用戶而言,除了前期投入成本較低,集中供冷系統(tǒng)的使用成本也相對(duì)可控。“集中供冷的費(fèi)用按用冷量來結(jié)算,掛表計(jì)量,每季度交一次,如果不使用則無任何費(fèi)用。”同樣在濟(jì)南市 CBD片區(qū)開商鋪的王先生告訴記者,相較使用空調(diào)繳納電費(fèi)而言,這種計(jì)費(fèi)方式在某種程度上緩解了商戶的資金周轉(zhuǎn)壓力。

  延伸閱讀

  大規(guī)模推廣面臨挑戰(zhàn)

  區(qū)域集中供冷好處雖多,但要大規(guī)模推廣仍然面臨一些挑戰(zhàn)。

  與國(guó)際頂尖制冷企業(yè)相比,國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)在制冷技術(shù)和設(shè)備上存在一定的差距。

  “目前,在我國(guó)集中供冷行業(yè),一些技術(shù)壁壘有待突破,制冷設(shè)備也有待進(jìn)一步改進(jìn)升級(jí)。只有硬實(shí)力提升,才能最大程度上降低供冷能耗,提升供冷效率。”國(guó)家電投上海電力前灘智慧能源中心相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。

  除此之外,冷站一旦發(fā)生故障,可能會(huì)中斷區(qū)域內(nèi)多個(gè)建筑物的制冷,因此對(duì)于醫(yī)院、食品公司和制藥企業(yè)等依賴連續(xù)制冷的場(chǎng)所來說,采用集中供冷方式存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。

  經(jīng)濟(jì)因素也是阻礙區(qū)域集中供冷大范圍推廣的主要因素之一。集中供冷最好落地在人口基數(shù)較大、人口集中度較高的區(qū)域,區(qū)域內(nèi)的人口越密集,分?jǐn)偟矫總€(gè)人的供冷成本就越低。

  “如果一個(gè)區(qū)域內(nèi)的用戶對(duì)集中供冷的接受程度和使用意愿普遍偏低,那么冷站就很難繼續(xù)維持運(yùn)轉(zhuǎn)。”國(guó)家電投上海電力前灘智慧能源中心相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。

  來源:科技日?qǐng)?bào) 記者 都 芃 實(shí)習(xí)生 王孫偉


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