江水源区域能源系统节能效益研究

[提要] 随着经济的发展，中国对能源的需求量越来越大，传统的能源消费方式不仅浪费大量的资源，而且造成严重的环境污染，不利于可持续发展。建筑业属于高能耗产业，寻求新的能源消费方式，改善能源利用现状迫在眉睫。本文通过案例分析，对比传统区域能源供应方式和江水源区域集中能源供应方式的能耗量，阐述江水源区域能源系统的节能优势。

关键词：能耗；区域能源系统；冷热负荷；节能效益

中图分类号：TU 文献标识码：A

原标题：江水源区域能源系统节能效益研究——以重庆江北嘴CBD二号能源站为例

收录日期：2012年10月15日

一、引言

中国是一个能源消费大国，2011年全年能源耗费总量34.8亿吨标准煤。经济的持续增长将加大中国对能源的需求，其中建筑业的能耗量巨大。根据国际能源署的报告《世界能源展望2011》，中国建筑业的能耗占终端能源消费总量的比例约为30%，约合10.4亿吨标准煤。中国每年新增建筑面积近20亿平方米，预计到2020年将达到680亿平方米，未来建筑业能耗量巨大。如果建筑在使用过程中能够降低能耗50%，那全社会终端能耗减少的比例约为15%。由此可见，建筑业的节能潜力是非常大的。

二、江水源区域能源系统

所谓江水源区域能源系统，就是如同供电、供水一样，利用蕴藏在江水中的冷热能配合其他制冷制热方式，采取冷热能集中生产的方式获取建筑所需的冷热能，再通过区域管网输送给各用户使用的能源利用系统。这种系统目前已成为现代化城镇的重要基础设施之一，是城镇公共事业的重要组成部分。更为重要的是，该系统能通过少量高位能的输入获取自然界蕴藏的丰富低位能用于空调系统，从而减少能耗。

实现集中供能是城市能源建设的一项基础设施，是城市现代化的一个重要标志，也是国家能源合理分配和利用的一项重要措施。

三、江北嘴CBD及2号能源站

江北嘴中央商务区是重庆市中央商务区着力打造的“两点一线”中最亮丽的一点。规划中的江北嘴CBD建设总面积为630.5万平方米，其中地上面积520.5万平方米，地下面积110万平方米。规划设计中分为A、B、C三块区，A区主要为商业用地，B、C区为商业、娱乐、旅游综合用地。2号能源站为CBD区域内的B区和部分A区的建筑供能。集中供冷供热总建筑面积为145.95万平方米，供冷方式采用电制冷+江水源热泵+冰蓄冷的形式，制冷机组及热泵机组均采用江水作为冷却水。供热方式采用江水源热泵形式，热泵机组装机容量的选取以满足冬季供暖需求为准。

四、负荷计算

（一）计算方法。按照控制性规划中对各地块单体建筑的使用功能分类，利用HDY-SMAD暖通空调负荷计算及分析软件V2.1模拟计算出各典型单体建筑的负荷指标，利用得到的负荷指标及同时使用系数这两个重要数据，测算区域典型建筑的冷热负荷，计算公式为：

P=∑MiQiλi

其中：P-总负荷；Mi-建筑面积；Qi-单位负荷指标；λi-同时使用系数。

利用HDY-SMAD暖通空调负荷计算及分析软件V2.1模拟计算得出三种典型建筑的单位冷负荷指标分别为：办公100W/M2，商业150W/M2，酒店80W/M2；单位热负荷指标分别为：办公35W/M2，商业25W/M2，酒店40W/M2。

根据设计经验及统计数据，确定三种典型建筑的同时使用系数分别为：办公70%，商业50%，酒店55%。

（二）计算结果。按照该公式及各参数值，计算出2号能源站的冷负荷和热负荷分别为93409KW和32281KW。

五、节能估算

2号能源站制冷工况机组的装机容量为72800KW，即电制冷的功耗为72800KW，冰蓄冷的主要目的为错峰，而耗电量并不增减，所以这两部分都需要消耗电能；江水源热泵机组利用江水与建筑空气的温差达到空调目的，耗能极少，可忽略不计，因此江水源热泵机组所能提供的制冷功率相当于20609KW（93409KW-72800KW）。江水源热泵机组的制热功率较制冷功率略大，估计为21000KW。所以，在2号能源站实际需要的耗电功率为：制冷72800KW，制热11281KW。

在区域系统和传统系统下，各类建筑的负荷分配情况如表1。（表1）

在此基础上再分别计算三种建筑类型的耗电量，然后三个结果相加，最终得到全年的总耗电量，公式如下：

建筑全年耗电总量W=W1+W2；W1=∑T1P1；W2=∑T2P2。

其中：W1-全年制冷耗电量；W2-全年制热耗电量；T1-各制冷负荷分区的时间长度；P1-各负荷分区的制冷运行负荷；T2-各制热负荷分区的时间长度；P2-各负荷分区的制热运行负荷。

根据以上计算公式，计算结果为：

a、办公建筑在区域能源系统下的全年耗电量为5305万千瓦时，在传统能源系统下为7451万千瓦时；

b、酒店建筑在区域能源系统下的全年耗电量为2919万千瓦时，在传统能源系统下为4195万千瓦时；

c、商业建筑在区域能源系统下的全年耗电量为1299万千瓦时，在传统能源系统下为1747万千瓦时。

因此，办公建筑每年可节约用电2146万千瓦时，酒店建筑可每年节约用电1864万千瓦时；商业建筑每年可节约用电849万千瓦时，共计每年可以少消耗电能4859万千瓦时。

六、结论

综上所述，江水源区域能源系统有两个优势，一方面这种系统所需要的设备装机容量比传统区域能源系统要小很多，在经济上节约了成本；另一方面整个系统在使用过程当中减少了能源（主要是电能）的消耗。另外，由于冷却塔、锅炉的弃用，节约了商业区中有限的土地和冷却水，消除了烟雾、粉尘污染，减少了二氧化碳排放，降低了环境污染，充分达到了节能减排的效果，具有很大的经济社会效益。

主要参考文献：

[1]中国国家统计局.2011年国民经济和社会发展统计公报[R].2011.2.

[2]国际能源署.世界能源展望2011[R].2010.11.17.

[3]涂逢祥.建筑节能大发展千载难逢的机遇[J].保温材料与节能技术，2004.1.

[4]王朝勇，余沛.现代住宅建筑节能技术趋势探讨[J].荆楚理工学院学报，2010.11.