清潔能源供暖案例介紹

清潔能源供暖

案例介紹

2023.2.3何為清潔能源？

清潔能源也稱為綠色能源，是指不排放污染物、能夠直接用于生產(chǎn)生活的能源，它包括核能和“可再生能源〞。

可再生能源，是指原材料可以再生的能源，如水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能、生物能〔沼氣〕、地?zé)崮堋舶ǖ卦春退础场⒂酂崮堋舶üI(yè)余熱和生活余熱〕、海潮能這些能源。可再生能源不存在能源耗竭的可能，因此，可再生能源的開發(fā)利用，日益受到許多國(guó)家的重視，尤其是能源短缺的國(guó)家。行業(yè)開展形勢(shì)及政策背景——能源困境及政策背景全國(guó)煙粉塵排放的70%、二氧化硫排放的85%、氮氧化物排放的67%都源于以煤炭為主的化石能源燃燒。行業(yè)開展形勢(shì)及政策背景——能源困境及政策背景據(jù)統(tǒng)計(jì)，人類從自然界所獲得的物質(zhì)原料50%以上用來(lái)建造各類建筑及其附屬設(shè)備。這些建筑在建造和使用過程中又消耗了全球能量的50%左右；與建筑有關(guān)的空氣污染、光污染、電磁污染等占環(huán)境總體污染的34%；建筑垃圾占人類活動(dòng)產(chǎn)生垃圾總量的40%。我國(guó)正處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化加速開展時(shí)期。中國(guó)現(xiàn)有建筑總面積400多億平方米，預(yù)計(jì)到2023年還將新增建筑面積約300億平方米。2006年制訂了《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》GB50378-2006并公布實(shí)施，其中：建筑物是否采用節(jié)能環(huán)保的供能方式是必要的評(píng)判指標(biāo)之一。民用建筑領(lǐng)域行業(yè)開展形勢(shì)及政策背景——能源困境及政策背景獎(jiǎng)勵(lì)〔2023年獎(jiǎng)勵(lì)標(biāo)準(zhǔn)〕：?二星級(jí)綠色建筑45元/平方米〔建筑面積〕?三星級(jí)綠色建筑80元/平方米。目標(biāo)：?2023年政府投資的公益性建筑和直轄市、方案單列市及省會(huì)城市的保障性住房全面執(zhí)行綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)。?2023年，新增綠色建筑面積10億平方米以上。?到2023年，綠色建筑占新建建筑比重超過30%。行業(yè)開展形勢(shì)及政策背景——節(jié)能環(huán)保刻不容緩目標(biāo)：?“十二五〞期間，完成新建綠色建筑10億平方米。?到2023年末，20%的城鎮(zhèn)新建建筑到達(dá)綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)要求。?最總實(shí)現(xiàn)生態(tài)城市的建設(shè)目標(biāo)。重點(diǎn)任務(wù)〔10條，此次為局部相關(guān)條款〕：?切實(shí)抓好新建建筑節(jié)能工作。?推進(jìn)可再生能源建筑規(guī)?；瘧?yīng)用〔太陽(yáng)能、淺層地能、生物質(zhì)能等〕。?加快建筑相關(guān)技術(shù)研發(fā)推廣。?推進(jìn)建筑廢棄物資源化利用。行業(yè)開展形勢(shì)及政策背景——節(jié)能環(huán)?？滩蝗菥彙鲟嵵菔腥嗣裾P(guān)于加快開展綠色建筑的意見〔鄭政文[2023]20號(hào)〕■鄭州市人民政府關(guān)于引發(fā)鄭州市可再生能源建筑推進(jìn)方案的通知〔鄭政文[2023]22號(hào))主要內(nèi)容：?到2023年可再生能源建筑應(yīng)用面積占新建建筑面積比例到達(dá)30%以上。?“十二五〞期間，新增可再生能源建筑應(yīng)用面積1050萬(wàn)平方米。?2023年政府投資的公益性建筑和直轄市、方案單列市及省會(huì)城市的保障性住房全面執(zhí)行綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)。?市財(cái)政設(shè)立獎(jiǎng)勵(lì)基金，獎(jiǎng)勵(lì)星級(jí)標(biāo)識(shí)的相關(guān)單位。?對(duì)申報(bào)綠色建筑的工程，優(yōu)先審批、優(yōu)先提供建設(shè)用地。作為供暖運(yùn)營(yíng)企業(yè)，我們的目標(biāo)是合理盈利。所以，我們應(yīng)該力求用清潔能源創(chuàng)新組合技術(shù)把最科學(xué)的能源方案應(yīng)用在最適宜的建筑中，即根據(jù)工程周邊的客觀能源條件，力求完美地將電能、燃?xì)饽?、化學(xué)能等傳統(tǒng)形式，與節(jié)能環(huán)保的水能、淺層土壤能、深層地?zé)崮堋⒖諝饽?、太?yáng)能、生物質(zhì)能、工業(yè)廢熱能等形式組合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)供能效果穩(wěn)定、運(yùn)行節(jié)能省錢、供需雙方合作共贏的目標(biāo)。在傳統(tǒng)的熱電廠供熱、鍋爐〔燃煤燃?xì)馊加汀彻岬母咨希陨鲜兰o(jì)末開始，清潔可再生能源的環(huán)保性和節(jié)能性越來(lái)越受到社會(huì)重視，應(yīng)用案例越來(lái)越多，供暖市場(chǎng)份額也越來(lái)越大。應(yīng)用比較廣泛和成熟的技術(shù)主要有以下創(chuàng)新技術(shù)：第一、水、地源熱泵技術(shù)〔地下水/污水/海水/地表水/地埋管〕第二、能源塔技術(shù)第三、高溫壓縮式和雙效吸收式熱泵余熱回收技術(shù)第四、深層地?zé)峒夹g(shù)第五、提取工業(yè)煙道廢熱的熱回收技術(shù)第六、無(wú)煙環(huán)保鍋爐供熱技術(shù)第七、燃?xì)鉄岜脩?yīng)用技術(shù)第八、冷熱電三聯(lián)供技術(shù)11/93代表案例：洛陽(yáng)師范學(xué)院新校區(qū)〔在建〕二期工程建筑面積40萬(wàn)平方米，采用水源熱泵中央空調(diào)。共建3個(gè)主機(jī)站，1#區(qū)域〔共約16.5萬(wàn)m2〕包括：公共教學(xué)樓、理科組團(tuán)、學(xué)生組團(tuán)、。2#區(qū)域〔共約11.23萬(wàn)m2〕包括：食堂、學(xué)生活動(dòng)中心、綜合行政中心、圖書館、后勤中心。3#區(qū)域〔共約13.06萬(wàn)m2〕包括：美術(shù)組團(tuán)、音樂組團(tuán)、體育館。水源熱泵技術(shù)的特點(diǎn)：1、換熱效率高，COP值最高，最節(jié)能。2、冷熱雙供，整個(gè)系統(tǒng)造價(jià)低。3、施工工期短。4、受政策影響較大。5、回灌難度大，對(duì)水文地質(zhì)條件要求高。6、占地面積較大。7、水井后期維護(hù)繁瑣。典型案例:河南省腫瘤醫(yī)院綜合病房樓—在地下樁基區(qū)域敷設(shè)地埋管河南省腫瘤醫(yī)院5.6萬(wàn)平米綜合病房樓地源熱泵系統(tǒng)，是在施工場(chǎng)地緊張的條件下完成地埋管系統(tǒng)----地下樁基埋管。2023年完工并平安運(yùn)行至今。該工程獲得2023年國(guó)家財(cái)政部建設(shè)部可再生能源建筑應(yīng)用示范工程獎(jiǎng)勵(lì)資金。典型案例：安徽省合肥監(jiān)獄土壤源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)工程本設(shè)計(jì)方案在采用可再生能源的根底上，科學(xué)地設(shè)計(jì)了地能+空氣能的綜合型能源方案，既節(jié)省了初投資和用地面積，又解決了土壤熱平衡問題；充分考慮了各建筑物空調(diào)使用頂峰的不一致性，最大限度地減少了主機(jī)配置，大量節(jié)省了初投資和運(yùn)行費(fèi)用。另外，配置了先進(jìn)的能源管控遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、土壤溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，保證了系統(tǒng)的管理節(jié)能和長(zhǎng)期運(yùn)行平安性。地源熱泵技術(shù)的特點(diǎn)：1、換熱效率高，COP值最高，比較節(jié)能。2、冷熱雙供，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，后期維護(hù)較少。3、國(guó)家提倡。4、設(shè)計(jì)使用中注意冷熱平衡問題。5、整個(gè)系統(tǒng)造價(jià)高6、施工工期長(zhǎng)，專業(yè)配合較多。7、占地面積較大。在本工程進(jìn)行能源規(guī)劃時(shí)，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)考慮到本工程溫泉洗浴廢水量大，可以通過水處理+換熱方式有效回收溫泉洗浴廢水中的余熱，缺乏的熱源通過地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充。在供冷方面，基于供熱需求設(shè)計(jì)的地源熱泵系統(tǒng)供冷量缺乏，那么可通過增加閉式冷卻塔補(bǔ)充冷源。通過以上科學(xué)分析，最終本工程設(shè)計(jì)采用了復(fù)合能源熱泵技術(shù)---土壤源熱泵技術(shù)+污水源熱泵技術(shù)+閉式冷卻塔相疊加的復(fù)合能源熱泵系統(tǒng)。2023年1月該系統(tǒng)投入運(yùn)行，制冷、制暖、制備衛(wèi)生熱水運(yùn)行穩(wěn)定，效果顯著，并通過了許昌市節(jié)能示范工程驗(yàn)收，獲得國(guó)家“綠色建筑〞設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)標(biāo)示二星級(jí)證書。中水、地表水、工業(yè)廢水余熱利用技術(shù)黑龍江友誼縣污水處理廠污水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)該工程位于黑龍江省雙鴨山市友誼農(nóng)場(chǎng)，建筑形式為污水處理廠辦公區(qū)，建筑面積為2837.32m2，古井貢酒廠成品包裝車間余熱回收工程此工程為古井貢酒廠成品包裝車間的空調(diào)工程，位于安徽省亳州市?？照{(diào)區(qū)域包括三條綜合包裝流水線、辦公室、休息室、更衣室、機(jī)修間等附屬建筑。車間高約7米，總面積約為5000平方。在車間東側(cè)100米處有工廠自建電廠冷卻塔，能源側(cè)工藝方案為：夏季制冷時(shí)，能源側(cè)使用獨(dú)立冷卻塔+水源熱泵機(jī)組；冬季制熱時(shí)，熱源側(cè)使用電廠冷卻循環(huán)水(經(jīng)板式換熱器提取，水溫在30-35℃之間)余熱為主機(jī)提供熱源。代表案例：杭州灣跨海大橋海中平臺(tái)中央空調(diào)工程本工程位于杭州灣跨海大橋南航道橋以南約1.7Km下游150m，通過匝道橋與大橋主線連接。其中平臺(tái)局部和觀光塔要求冷暖空調(diào)，平臺(tái)局部建筑面積為36616.73m2，建筑結(jié)構(gòu)形式為鋼結(jié)構(gòu)，共七層，有：汽車庫(kù)、商店、餐廳、游藝廳、KTV室等、客房、辦公室、設(shè)備層；觀光塔局部建筑面積為5100.42m2，共15層，主要用于觀光、休閑餐飲。采用海水源熱泵機(jī)組從海水中提取能量來(lái)解決建筑物的冷暖供給及熱水需求。

能源塔供熱供冷應(yīng)用技術(shù)能源塔類似于傳統(tǒng)的冷卻塔，是利用水和空氣的接觸，通過熱質(zhì)交換將空氣中的熱量傳遞給水。冬季制熱時(shí)可利用冰點(diǎn)低于零度的載體介質(zhì)，如氯化鈣溶液提取空氣中的低品位熱源〔潛熱能〕，通過向能源塔熱泵機(jī)組輸入少量電能，得到大量的高品位熱能，可以供熱及提供熱水。在春秋夏季節(jié)，能源塔作為熱源用以制取衛(wèi)生熱水,當(dāng)環(huán)境濕球溫度在10℃以上時(shí)，可采用水作為載體介質(zhì)。夏季制冷時(shí)，能源塔可為熱泵機(jī)組冷凝器提供冷卻水，散去空調(diào)系統(tǒng)中產(chǎn)生的廢熱。系統(tǒng)原理圖江蘇天盛大酒店位于南京市白下區(qū)中山南路。隸屬于江蘇省供銷合作總社，其前身為江蘇天京大酒店，是南京市較早一批集住宿、餐飲、會(huì)議、娛樂為一體的涉外酒店之一。本工程建筑面積14000平米，采用能源塔熱泵系統(tǒng)滿足制冷、采暖及衛(wèi)生熱水的需求。高溫壓縮式和雙效吸收式熱泵余熱回收技術(shù)京能集團(tuán)石景山熱電循環(huán)水利用流程圖該電廠采用抽凝氣式汽輪發(fā)電機(jī)組，占總耗能15%的熱量通過循環(huán)水系統(tǒng)〔雙曲線塔〕排放到大氣中。采用吸收式熱泵技術(shù)實(shí)施循環(huán)水余熱利用，回收凝氣余熱83MW用于供熱，整個(gè)采暖季節(jié)約標(biāo)煤約3.4萬(wàn)噸，減少SO2排放285.6噸/年、減少NOx排放248.6噸/年、減少CO2排放8.8萬(wàn)噸/年、灰渣排放8227噸/年。此外由于吸收式熱泵機(jī)組采用閉式循環(huán)冷卻水直接冷卻汽機(jī)凝汽，采暖季可減少冷卻水損失約21.6萬(wàn)噸。壓縮式高溫水源熱泵機(jī)組提取工業(yè)廢水中余熱古井貢酒廠成品包裝車間空調(diào)工程，位于安徽省亳州市。空調(diào)區(qū)域包括三條綜合包裝流水線、辦公室、休息室、更衣室、機(jī)修間等附屬建筑。車間高約7米，總面積約為5000平方。系統(tǒng)工藝:在車間東側(cè)100米處有工廠自建電廠冷卻塔，能源側(cè)工藝方案為：夏季制冷時(shí)，能源側(cè)使用獨(dú)立冷卻塔+水源熱泵機(jī)組；冬季制熱時(shí)，熱源側(cè)使用電廠冷卻循環(huán)水(經(jīng)板式換熱器提取，水溫在30-35℃之間)余熱為主機(jī)提供熱源。水源熱泵機(jī)組風(fēng)機(jī)盤管板式換熱器獨(dú)立冷卻塔電廠冷卻塔系統(tǒng)泵熱源泵冷卻泵蒸發(fā)器冷凝器壓縮機(jī)電子膨脹閥ABBABABAAABBBB制冷：A開B關(guān)制熱：A關(guān)B開系統(tǒng)工藝圖深層地?zé)崮茈A梯利用供暖技術(shù)深層地?zé)嵋话闶侵?000米---3000米左右的深水井，出水溫度可達(dá)55℃左右。地?zé)崴崛『笫紫冉?jīng)過一級(jí)板換，換取40℃左右的熱水直接送往用戶供暖；經(jīng)換熱后降到42℃的地?zé)崴俳?jīng)過第二級(jí)板換，換出8—18℃的能源水，供給水源熱泵機(jī)組提取能量并再次對(duì)用戶供暖；地?zé)崴兂?5℃左右，再經(jīng)過第三級(jí)板換，換出8—18℃的能源水，供給水源熱泵機(jī)組提取能量并第三次對(duì)用戶供暖；最后，地?zé)崴兂?℃回灌入地下。這樣可以大大提高地?zé)崴眯剩瑴p少地?zé)崴昧浚?jié)省初投資，到達(dá)最正確性價(jià)比。代表案例：長(zhǎng)垣金色港灣，建筑面積47000平米，包含住宅、商場(chǎng)、辦公樓，采用深1200米、出水45℃的地?zé)峋蛑醒肟照{(diào)系統(tǒng)供給熱水采暖。干熱巖地?zé)崮艿闹饕猛荆旱責(zé)豳Y源〔150℃以上〕主要用于發(fā)電，發(fā)電后排出的的熱水可進(jìn)行逐組多用途利用，中溫(150℃以下，90℃以上〕和低溫〔90℃以下〕的地?zé)豳Y源，以直接利用為主，多用于采暖、枯燥、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、旅游以及日常生活等方面。干熱巖地?zé)崮艿某Ｓ瞄_采方式：1〕、進(jìn)行深井對(duì)井施工，鉆進(jìn)到適宜的高溫干熱巖深度，采用一注一出〔一口井注水一口井出水〕、一注二出、一注四出等方式，通過注入深井將高壓水注入地下干熱巖層,使其滲透進(jìn)入巖層的縫隙并吸收地?zé)崮芰浚辉偻ㄟ^另一個(gè)出水深井(相距約200~600m左右)將巖石裂隙中的高溫水、汽提取到地面;取出的水、汽溫度可達(dá)150~200℃,通過熱交換及地面循環(huán)裝置用于發(fā)電或供暖。冷卻后的水再次通過高壓泵注入地下熱交換系統(tǒng)循環(huán)使用。整個(gè)過程都是在一個(gè)封閉的系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行，漏損的水量相對(duì)較小〔約7%〕。優(yōu)點(diǎn)：水溫高、水量大，熱量開采能力大運(yùn)行可靠，地?zé)峄謴?fù)快清潔環(huán)保缺點(diǎn)：深井工藝復(fù)雜，投資高

2〕、進(jìn)行深井施工，鉆進(jìn)到適宜的高溫干熱巖深度，采用單井循環(huán)〔下入中心管、U型管或換熱器〕的方式，使封閉循環(huán)中的介質(zhì)水與干熱巖溫度進(jìn)行換熱，水溫可達(dá)50--60℃，到達(dá)地面后再通過熱交換及地面循環(huán)裝置用于供暖。整個(gè)過程都是在一個(gè)封閉的系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行，水量根本無(wú)損耗。優(yōu)點(diǎn)：深井工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，投資相對(duì)節(jié)省水量損耗小潔凈環(huán)保缺點(diǎn)：為保證水溫，單井流量小，熱量開采少換熱器結(jié)構(gòu)復(fù)雜長(zhǎng)期運(yùn)行溫度有衰減

提取工業(yè)煙道廢熱的復(fù)合相變熱管技術(shù)復(fù)合相變換熱器將鍋爐低溫?fù)Q熱器的最低壁面溫度作為“第一〞設(shè)計(jì)參數(shù)，將換熱器的最低壁面溫度獨(dú)立〔無(wú)關(guān)聯(lián)〕于被加熱流體的溫度，將換熱器最低壁面溫度與排煙溫度之間的函數(shù)關(guān)系——從倍數(shù)〔2：1〕關(guān)系轉(zhuǎn)化為加減〔+15℃〕關(guān)系。使換熱器相變工作段的壁面溫度處于“整體均勻、可調(diào)可控〞狀態(tài)，一方面滿足最低壁面溫度的要求，保證了設(shè)備平安運(yùn)行，使用壽命長(zhǎng)，另一方面充分發(fā)揮相變傳熱的優(yōu)勢(shì)，使壁面溫度和排煙溫度之間維持足夠小的溫差。復(fù)合相變換熱器應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)代表案例：黑龍江南華糖廠39/93典型案例:王新莊污水處理廠該工程建筑面積12065平米,采用生物質(zhì)鍋爐供暖供衛(wèi)生熱水。鍋爐最高供水溫度85℃，根據(jù)不同的環(huán)路設(shè)計(jì)，可分為兩個(gè)系統(tǒng)，供暖系統(tǒng)和衛(wèi)生熱水系統(tǒng)。機(jī)站如下圖：

燃?xì)饪諝庠次帐綗岜霉┡夹g(shù)采用燃?xì)鉄崮芡苿?dòng)吸收式空氣源熱泵工作，可以在極低環(huán)境溫度下高效運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)燃?xì)鉄崮?空氣能的共同獲取利用，可以大大提高機(jī)組供熱能效，成倍節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。發(fā)生器吸收器▲▲▲▲溶液泵○○○冷凝器蒸發(fā)器○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○燃?xì)馊紵裏崃浚斎隥1冷凝熱，輸出