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“碳达峰、碳中和”国家战略下高效能源系统的设计思考

来源:冷暖商情网2023-09-20

一、高效能源系统



实现“碳达峰、碳中和”国家战略下的高效能源系统包括三个方面:

高效能源设备研发(设备厂商相关);

能源系统高效的运维管理(系统用户相关);

高效能源系统设计(设计院相关):1、能源系统产能产能技术方案;2、能源设备合理选型;3、能源系统设计细节。



二、因地制宜采用各种热泵系统供热



技术关键:

1、供热系统电气化首选各种热泵系统;

2、与锅炉不同,热泵系统的一个关键是必须采用低温供热的技术路线,采暖空调末端以及水系统都必须改变;

3、热泵的另一个关键是因地制宜地找到合适的低温热源。



地表水、地源热泵系统:

1、地表水资源、地源埋管和城市污水受地域、气候场地限制,可遇不可求;

2、江水源热泵夏季效率与冷水机组相当,意义重在冬季代替锅炉供热;

3、地源热泵埋管工程质量不易控制,土壤热堆积控制困难,传热理论有待研究;

4、地表水热泵系统有防腐、垃圾、泥沙和取退水位置等问题。



空气源热泵系统:

1、技术特点:空气无处不在,通用性强,实用供热水温45-48℃,与水蓄能结合,运行费低于燃气锅炉;

2、问题与对策:

(1)风冷热泵供热系数2.5-3.0,低于水源热泵,制冷效率远低于离心式冷水机组;风冷热泵按供热需求配置,制冷以离心机组为主。

(2)单机容量小,占地面积大;结合水蓄能可以减少热泵台数,可以应用于区域能源系统。



三、充分利用冷凝热回收供热



传统的技术路线:

1、冷热源:电制冷,燃气锅炉;

2、空调系统:二管制,夏冷冬热,冬季内区不供冷或想方设法自然供冷,控制不好、舒适性差。



全电化的技术路线:

1、冷热源:电制冷,电热泵制热,冷凝热回收,蓄能系统;

2、空调系统:(1)四管制/外区夏冷冬热,内区全年供冷,舒适性提高;(2)系统供冷的同时,把建筑物中人、设备和照明发热量收集起来,以冷机冷凝热的形式提供给热泵作为低温热源,再由热泵提升温度后供热;可以大幅提高热泵能效。(3)机械制冷代替自然冷却还可以节省空气过滤器成本,提高空调可靠性,降低建筑设计难度。



数据中心:

1、数据中心冬季冷机冷凝热作为热泵供热系统低温热源;2、数据中心合理布局有利于冷凝热回收供热。



四、尽力发挥蓄能系统的作用



蓄能在高效能源系统中的关键作用:移峰填谷,提高电网效率;利用廉价谷电,降低运行成本,部分负荷时全蓄能度过负荷爬坡期;使发电机、冷机、热泵保持高效、稳定运行;充分利用夜间可再生低温热源资源(江水、污水、冷却水);减少设备(冷机、热泵、冷却塔)支配电容量(容量费、MID),降低投资、机房及屋面空间;间歇性的绿电也需要电网和用户有蓄电和蓄能的措施。



技术路线:千方百计尽可能争取空间,采用冷热兼用简单高效的水蓄能系统,空间不足,可以按蓄热需求设置蓄能水槽,蓄冷不足部分采用冰蓄冷。


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