多种清洁能源在供冷供热中的综合应用

多种清洁能源在供冷供热中的综合应用

艾津白晓云冯琪韩宏刚胡海祥黎彦林刘丙

（国网新疆电力有限公司昌吉供电公司新疆昌吉831100）

摘要：随着城市能源供应结构的调整，资源环境约束日趋强化，节能减排工作面临着严峻的形势。清洁能源的实际应用往往受到一定限制，结合当地政府的政策，考虑采用适用的清洁采暖方式以减少对环境的污染，文章主要以实际工程为例阐述多种清洁能源在供冷供热方面的应用，通过此种方式能够有效提升环保效果，对于节能型社会建设具有非常积极的意义

关键词：清洁能源；供冷供热；综合应用

随时现代生活的发展，环保问题越来越多地得到全社会的广泛关注，雾霾已严重地影响到人们的身体健康、日常工作和生活，雾霾治理刻不容缓。暖通行业肩负着雾霾治理的重要责任，充分利用清洁能源，减少煤炭等化石燃料的使用，对改善空气质量会起到积极的作用。由于技术、经济、现场条件等多种因素的影响，使清洁能源的实际应用受到了一定的限制。本文以实际工程为例，探讨了清洁能源在暖通行业的综合应用。

1多种清洁能源在供冷供热中的应用

1.1项目基本情况概述

某综合性的管理机构处在当地开发区中心位置，此管理中建筑面积达到6.5万m2，主要包括办公区域、服务区域等6栋建筑。在这些建筑中6.5万m2都采取供热系统，其中5万m2建筑采用供冷系统。此建筑所在区域具有非常高的环保要求，不允许设置燃煤锅炉，并且也没有集中供热。另外，此区域也不能采取烟囱的采暖方式，可以采用的能源为电源。

1.2已有能源设计情况分析

（1）已有设计方案介绍

为了满足此综合性管理机构建筑对于供冷供热方面的需要，已有的设计采取的是“电锅炉+地源热泵”的方式，就是指通过电锅炉的方式来实现热水供应、通过地埋管土壤换热器热泵的方式来实现供冷供热的需求。

（2）地源热泵方面的相应计算

在进行地源热泵计算时主要是参照标准规范、当地气候条件、建筑物的特点和冷热负荷情况、设计院的冷热指标等等数据来看，对于夏季工况来说需要打井812口，对于冬季工况来说需要打井1057口。也就是说，按照此设计方案为了满足供冷供热方面的需要至少需要打1057口井。

（3）已有设计方案的问题

第一，所需打井比较多，占用地面面积较大。从《地源热泵系统工程技术规范》中能够得知，地源热泵井在设置时要满足间距3-6m的要求。因为该区域地温相对较低，地源热泵井的设置间距较大更便于系统的运行，但是这也决定了需要占用较大的地面面积，不利于地埋管的布置。第二，土壤冷热不够均衡。此方案中电锅炉用于热水供应，热泵用于供冷和供热方面，两者之间独立运行，缺少备用的关系。

2改进能源设计分析

2.1改进方案的具体内容

从此项目的特点中能够得知，在进行能源供应时不但要确保良好的供应效果，同时也要确保满足节能性能、环保方面的要求以及经济方面要求。采取的综合方案为“地源热泵+电锅炉+水蓄能+空气源热泵”设计方式，其中通过“地源热泵+水蓄冷”的方式来满足供冷方面的需求，就是通过地源热泵来进行低谷的蓄冷，在高峰时间段将蓄冷量释放出成为主供冷，如果存在不足的情况需要由地源热泵来提供；通过“地源热泵+电锅炉+水蓄能”的方式来满足供热方面的需求，就是通过地源热泵作为主要的供热方式，如果存在不足的情况需要由电锅炉低谷蓄热供应；通过“电锅炉+水蓄能+空气源热泵”的方式来满足所有热水的供应需要，在非采暖期通过空气源热泵进行热水供应，如果存在不足的情况需要由电锅炉低谷蓄热供应。

2.2改进方案所具有的特点

第一，增加了蓄能设施。根据实际案例研究得知，最大程度的利用低谷时期电量能够有效降低运行的费用，所以在改进方案中增加了蓄能设施。蓄能设施中采取950m3的蓄能罐，这些蓄能罐中700m3用于冬季蓄热以及夏季蓄冷，剩余部分可以全年蓄热进行热水供应，空气源热泵不但可以满足热水供应的需要，同时也能够应用在蓄冷方面。另外，对于已有设施实施改造，将原有消防水池进行改造用于蓄冷。

第二，打井数量较少，更有利于布置。在进行方案改进设计之后就可以通过冷负荷来确定出打井的数量，在采用蓄冷技术后打井的数量能够减少到730口，相对于原有方案的1057口下降了近31%，不但能够满足所有冷负荷方面的需要，同时也能满足近70%热负荷的需要，这减少了对于室外场地的需求。

第三，有效降低方案的造价。虽然在改进方案中增设了蓄能设施、空气源热泵、电锅炉等设施，一定程度上增加了方案造价，但是总体的打井数量相对于原有方案降低了近31%，所以总造价不但没有增加反而有所降低。

第四，总体的运行费用有所降低。①供热的运行费用有所提升：相对于原有方案采取地源热泵供热的方式相比，改进之后的方案采取的是部分热量由电锅炉低谷蓄热进行供应，所以运营费用有所提升；②供冷的运行费用有所降低：受到地区特点以及建筑功能的影响，该建筑的供冷需求主要集中在工作时间，其他时间供冷需求较少。原有方案供冷采取的是地源热泵直供的方式，运行时间更多集中在高峰段以及平峰段。改进之后的方案中绝大多数的冷量主要是通过地源热泵在低谷段蓄冷供应，所以运行费用有所降低；③热水供应的费用有所降低：原有方案在进行热水供应时主要由电锅炉进行，虽然电锅炉在采暖期具有优惠的电价，但是在非采暖期电价还是原有状态，从而造成运行费用相对较高。改进之后的方案在原有基础上通过空气源热泵对非采暖期进行热水供应。如果在采暖期空气源热泵无法有效运行，那么可通过电锅炉利用较低的电价提供热水，在很大程度上降低了总体运营费用。第五，能够提升土壤冷热的平衡性，增强系统的可靠性以及持续性。相对于原有方案来说，经过改造之后主要是通过地源热泵来提供所有的冷量以及部分热量，这样通过计量表进行控制就能够实现土壤的冷热均衡。而通过“地源热泵+电锅炉+蓄能”的方式进行联合供热能够有效提升系统供热的可靠性以及持续性。第六，控制相对复杂。由于系统相对比较复杂，所以就需要较为复杂的自控性。

3其他清洁能源在供冷供热方面的应用

第一，干热岩供热技术也是非常重要的供热技术之一，通过钻机向地下2000米至4000米深度高温岩层钻孔，通过相关设备将地下深层热能导出，并通过专用设备系统向地面供热的新技术，其优点包括：安全可靠，突破用地制约，无废气、废液、废渣等污染物排放。

第二，污水源热泵技术是另一项清洁能源的重要应用，主要工作原理是借助污水源热泵压缩机系统，消耗少量电能，在冬季把存于水中的低位热能“提取”出来，为用户供热，夏季则把室内的热量“提取”出来，释放到水中，从而降低室温，达到制冷的效果。

第三，太阳能热泵技术在供冷供热方面的应用。太阳能热泵技术就是利用太阳能和浅层低能，综合利用这些可再生能源实现对建筑物的温度调节。太阳能热泵使得太阳能和浅层低能相辅相成，在采用电能作为运行系统的初始能源的基础上使得持续的调控建筑物温度的目的得以实现。太阳能热泵技术克服了太阳能的固有缺陷，使得对太阳能的利用效率更高，实现零污染。

结语

综上所述，使用单一清洁能源往往无法实现预期目标而且还可能无法满足项目需求，如果能够综合使用多种清洁能源，整体效果就会较为理想，尽管综合利用清洁能源可能会给管理等方面的工作带来较大的难度，但是节能环保的效果以及经济效益十分可观，还是值得引入。

参考文献：

[1]韩晶，王浩，李晓平，等.多种清洁能源在供冷供热中的综合应用[J].北方建筑，2016（2）：22-24.

[2]水源热泵区域集中供冷供热系统定价方法的研究[D].重庆大学，2011.

[3]孙宏伟.清洁能源海水源热泵技术的工程应用研究[J].中国洗涤用品工业，2014（7）：61-64.