清洁能源供暖案例介绍

清洁能源供暖

案例介绍

2023.2.3何为清洁能源？

清洁能源也称为绿色能源，是指不排放污染物、能够直接用于生产生活的能源，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，如水力发电、风力发电、太阳能、生物能〔沼气〕、地热能〔包括地源和水源〕、余热能〔包括工业余热和生活余热〕、海潮能这些能源。可再生能源不存在能源耗竭的可能，因此，可再生能源的开发利用，日益受到许多国家的重视，尤其是能源短缺的国家。行业开展形势及政策背景——能源困境及政策背景全国烟粉尘排放的70%、二氧化硫排放的85%、氮氧化物排放的67%都源于以煤炭为主的化石能源燃烧。行业开展形势及政策背景——能源困境及政策背景据统计，人类从自然界所获得的物质原料50%以上用来建造各类建筑及其附属设备。这些建筑在建造和使用过程中又消耗了全球能量的50%左右；与建筑有关的空气污染、光污染、电磁污染等占环境总体污染的34%；建筑垃圾占人类活动产生垃圾总量的40%。我国正处于工业化、城镇化加速开展时期。中国现有建筑总面积400多亿平方米，预计到2023年还将新增建筑面积约300亿平方米。2006年制订了《绿色建筑评价标准》GB50378-2006并公布实施，其中：建筑物是否采用节能环保的供能方式是必要的评判指标之一。民用建筑领域行业开展形势及政策背景——能源困境及政策背景奖励〔2023年奖励标准〕：▷二星级绿色建筑45元/平方米〔建筑面积〕▷三星级绿色建筑80元/平方米。目标：▷2023年政府投资的公益性建筑和直辖市、方案单列市及省会城市的保障性住房全面执行绿色建筑标准。▷2023年，新增绿色建筑面积10亿平方米以上。▷到2023年，绿色建筑占新建建筑比重超过30%。行业开展形势及政策背景——节能环保刻不容缓目标：▷“十二五〞期间，完成新建绿色建筑10亿平方米。▷到2023年末，20%的城镇新建建筑到达绿色建筑标准要求。▷最总实现生态城市的建设目标。重点任务〔10条，此次为局部相关条款〕：▷切实抓好新建建筑节能工作。▷推进可再生能源建筑规模化应用〔太阳能、浅层地能、生物质能等〕。▷加快建筑相关技术研发推广。▷推进建筑废弃物资源化利用。行业开展形势及政策背景——节能环保刻不容缓■郑州市人民政府关于加快开展绿色建筑的意见〔郑政文[2023]20号〕■郑州市人民政府关于引发郑州市可再生能源建筑推进方案的通知〔郑政文[2023]22号)主要内容：♦到2023年可再生能源建筑应用面积占新建建筑面积比例到达30%以上。♦“十二五〞期间，新增可再生能源建筑应用面积1050万平方米。♦2023年政府投资的公益性建筑和直辖市、方案单列市及省会城市的保障性住房全面执行绿色建筑标准。♦市财政设立奖励基金，奖励星级标识的相关单位。♦对申报绿色建筑的工程，优先审批、优先提供建设用地。作为供暖运营企业，我们的目标是合理盈利。所以，我们应该力求用清洁能源创新组合技术把最科学的能源方案应用在最适宜的建筑中，即根据工程周边的客观能源条件，力求完美地将电能、燃气能、化学能等传统形式，与节能环保的水能、浅层土壤能、深层地热能、空气能、太阳能、生物质能、工业废热能等形式组合应用，实现供能效果稳定、运行节能省钱、供需双方合作共赢的目标。在传统的热电厂供热、锅炉〔燃煤燃气燃油〕供热的根底上，自上世纪末开始，清洁可再生能源的环保性和节能性越来越受到社会重视，应用案例越来越多，供暖市场份额也越来越大。应用比较广泛和成熟的技术主要有以下创新技术：第一、水、地源热泵技术〔地下水/污水/海水/地表水/地埋管〕第二、能源塔技术第三、高温压缩式和双效吸收式热泵余热回收技术第四、深层地热技术第五、提取工业烟道废热的热回收技术第六、无烟环保锅炉供热技术第七、燃气热泵应用技术第八、冷热电三联供技术11/93代表案例：洛阳师范学院新校区〔在建〕二期工程建筑面积40万平方米，采用水源热泵中央空调。共建3个主机站，1#区域〔共约16.5万m²〕包括：公共教学楼、理科组团、学生组团、。2#区域〔共约11.23万m²〕包括：食堂、学生活动中心、综合行政中心、图书馆、后勤中心。3#区域〔共约13.06万m²〕包括：美术组团、音乐组团、体育馆。水源热泵技术的特点：1、换热效率高，COP值最高，最节能。2、冷热双供，整个系统造价低。3、施工工期短。4、受政策影响较大。5、回灌难度大，对水文地质条件要求高。6、占地面积较大。7、水井后期维护繁琐。典型案例:河南省肿瘤医院综合病房楼—在地下桩基区域敷设地埋管河南省肿瘤医院5.6万平米综合病房楼地源热泵系统，是在施工场地紧张的条件下完成地埋管系统----地下桩基埋管。2023年完工并平安运行至今。该工程获得2023年国家财政部建设部可再生能源建筑应用示范工程奖励资金。典型案例：安徽省合肥监狱土壤源热泵中央空调系统工程本设计方案在采用可再生能源的根底上，科学地设计了地能+空气能的综合型能源方案，既节省了初投资和用地面积，又解决了土壤热平衡问题；充分考虑了各建筑物空调使用顶峰的不一致性，最大限度地减少了主机配置，大量节省了初投资和运行费用。另外，配置了先进的能源管控远程监控系统、土壤温度实时监测系统，保证了系统的管理节能和长期运行平安性。地源热泵技术的特点：1、换热效率高，COP值最高，比较节能。2、冷热双供，系统运行稳定，后期维护较少。3、国家提倡。4、设计使用中注意冷热平衡问题。5、整个系统造价高6、施工工期长，专业配合较多。7、占地面积较大。在本工程进行能源规划时，设计团队考虑到本工程温泉洗浴废水量大，可以通过水处理+换热方式有效回收温泉洗浴废水中的余热，缺乏的热源通过地源热泵系统进行补充。在供冷方面，基于供热需求设计的地源热泵系统供冷量缺乏，那么可通过增加闭式冷却塔补充冷源。通过以上科学分析，最终本工程设计采用了复合能源热泵技术---土壤源热泵技术+污水源热泵技术+闭式冷却塔相叠加的复合能源热泵系统。2023年1月该系统投入运行，制冷、制暖、制备卫生热水运行稳定，效果显著，并通过了许昌市节能示范工程验收，获得国家“绿色建筑〞设计评价标示二星级证书。中水、地表水、工业废水余热利用技术黑龙江友谊县污水处理厂污水源热泵中央空调系统该工程位于黑龙江省双鸭山市友谊农场，建筑形式为污水处理厂办公区，建筑面积为2837.32m²，古井贡酒厂成品包装车间余热回收工程此工程为古井贡酒厂成品包装车间的空调工程，位于安徽省亳州市。空调区域包括三条综合包装流水线、办公室、休息室、更衣室、机修间等附属建筑。车间高约7米，总面积约为5000平方。在车间东侧100米处有工厂自建电厂冷却塔，能源侧工艺方案为：夏季制冷时，能源侧使用独立冷却塔+水源热泵机组；冬季制热时，热源侧使用电厂冷却循环水(经板式换热器提取，水温在30-35℃之间)余热为主机提供热源。代表案例：杭州湾跨海大桥海中平台中央空调工程本工程位于杭州湾跨海大桥南航道桥以南约1.7Km下游150m，通过匝道桥与大桥主线连接。其中平台局部和观光塔要求冷暖空调，平台局部建筑面积为36616.73m2，建筑结构形式为钢结构，共七层，有：汽车库、商店、餐厅、游艺厅、KTV室等、客房、办公室、设备层；观光塔局部建筑面积为5100.42m2，共15层，主要用于观光、休闲餐饮。采用海水源热泵机组从海水中提取能量来解决建筑物的冷暖供给及热水需求。

能源塔供热供冷应用技术能源塔类似于传统的冷却塔，是利用水和空气的接触，通过热质交换将空气中的热量传递给水。冬季制热时可利用冰点低于零度的载体介质，如氯化钙溶液提取空气中的低品位热源〔潜热能〕，通过向能源塔热泵机组输入少量电能，得到大量的高品位热能，可以供热及提供热水。在春秋夏季节，能源塔作为热源用以制取卫生热水,当环境湿球温度在10℃以上时，可采用水作为载体介质。夏季制冷时，能源塔可为热泵机组冷凝器提供冷却水，散去空调系统中产生的废热。系统原理图江苏天盛大酒店位于南京市白下区中山南路。隶属于江苏省供销合作总社，其前身为江苏天京大酒店，是南京市较早一批集住宿、餐饮、会议、娱乐为一体的涉外酒店之一。本工程建筑面积14000平米，采用能源塔热泵系统满足制冷、采暖及卫生热水的需求。高温压缩式和双效吸收式热泵余热回收技术京能集团石景山热电循环水利用流程图该电厂采用抽凝气式汽轮发电机组，占总耗能15%的热量通过循环水系统〔双曲线塔〕排放到大气中。采用吸收式热泵技术实施循环水余热利用，回收凝气余热83MW用于供热，整个采暖季节约标煤约3.4万吨，减少SO2排放285.6吨/年、减少NOx排放248.6吨/年、减少CO2排放8.8万吨/年、灰渣排放8227吨/年。此外由于吸收式热泵机组采用闭式循环冷却水直接冷却汽机凝汽，采暖季可减少冷却水损失约21.6万吨。压缩式高温水源热泵机组提取工业废水中余热古井贡酒厂成品包装车间空调工程，位于安徽省亳州市。空调区域包括三条综合包装流水线、办公室、休息室、更衣室、机修间等附属建筑。车间高约7米，总面积约为5000平方。系统工艺:在车间东侧100米处有工厂自建电厂冷却塔，能源侧工艺方案为：夏季制冷时，能源侧使用独立冷却塔+水源热泵机组；冬季制热时，热源侧使用电厂冷却循环水(经板式换热器提取，水温在30-35℃之间)余热为主机提供热源。水源热泵机组风机盘管板式换热器独立冷却塔电厂冷却塔系统泵热源泵冷却泵蒸发器冷凝器压缩机电子膨胀阀ABBABABAAABBBB制冷：A开B关制热：A关B开系统工艺图深层地热能阶梯利用供暖技术深层地热一般是指1000米---3000米左右的深水井，出水温度可达55℃左右。地热水提取后首先经过一级板换，换取40℃左右的热水直接送往用户供暖；经换热后降到42℃的地热水再经过第二级板换，换出8—18℃的能源水，供给水源热泵机组提取能量并再次对用户供暖；地热水变成25℃左右，再经过第三级板换，换出8—18℃的能源水，供给水源热泵机组提取能量并第三次对用户供暖；最后，地热水变成9℃回灌入地下。这样可以大大提高地热水利用效率，减少地热水用量，节省初投资，到达最正确性价比。代表案例：长垣金色港湾，建筑面积47000平米，包含住宅、商场、办公楼，采用深1200米、出水45℃的地热井向中央空调系统供给热水采暖。干热岩地热能的主要用途：地热资源〔150℃以上〕主要用于发电，发电后排出的的热水可进行逐组多用途利用，中温(150℃以下，90℃以上〕和低温〔90℃以下〕的地热资源，以直接利用为主，多用于采暖、枯燥、工业、农业、医疗、旅游以及日常生活等方面。干热岩地热能的常用开采方式：1〕、进行深井对井施工，钻进到适宜的高温干热岩深度，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，通过注入深井将高压水注入地下干热岩层,使其渗透进入岩层的缝隙并吸收地热能量；再通过另一个出水深井(相距约200~600m左右)将岩石裂隙中的高温水、汽提取到地面;取出的水、汽温度可达150~200℃,通过热交换及地面循环装置用于发电或供暖。冷却后的水再次通过高压泵注入地下热交换系统循环使用。整个过程都是在一个封闭的系统内进行，漏损的水量相对较小〔约7%〕。优点：水温高、水量大，热量开采能力大运行可靠，地热恢复快清洁环保缺点：深井工艺复杂，投资高

2〕、进行深井施工，钻进到适宜的高温干热岩深度，采用单井循环〔下入中心管、U型管或换热器〕的方式，使封闭循环中的介质水与干热岩温度进行换热，水温可达50--60℃，到达地面后再通过热交换及地面循环装置用于供暖。整个过程都是在一个封闭的系统内进行，水量根本无损耗。优点：深井工艺相对简单，投资相对节省水量损耗小洁净环保缺点：为保证水温，单井流量小，热量开采少换热器结构复杂长期运行温度有衰减

提取工业烟道废热的复合相变热管技术复合相变换热器将锅炉低温换热器的最低壁面温度作为“第一〞设计参数，将换热器的最低壁面温度独立〔无关联〕于被加热流体的温度，将换热器最低壁面温度与排烟温度之间的函数关系——从倍数〔2：1〕关系转化为加减〔+15℃〕关系。使换热器相变工作段的壁面温度处于“整体均匀、可调可控〞状态，一方面满足最低壁面温度的要求，保证了设备平安运行，使用寿命长，另一方面充分发挥相变传热的优势，使壁面温度和排烟温度之间维持足够小的温差。复合相变换热器应用现场代表案例：黑龙江南华糖厂39/93典型案例:王新庄污水处理厂该工程建筑面积12065平米,采用生物质锅炉供暖供卫生热水。锅炉最高供水温度85℃，根据不同的环路设计，可分为两个系统，供暖系统和卫生热水系统。机站如下图：

燃气空气源吸收式热泵供暖技术采用燃气热能推动吸收式空气源热泵工作，可以在极低环境温度下高效运转，实现燃气热能+空气能的共同获取利用，可以大大提高机组供热能效，成倍节省运行费用。发生器吸收器▲▲▲▲溶液泵○○○冷凝器蒸发器○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○燃气燃烧热量，输入Q1冷凝热，输出