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“集中供冷”推广被质疑:能效低效益差待破解

时间:2022-07-25     【转载】   来自:中国房地产网

社会对济南一区域“集中供冷”模式关注的热度超出了学术界的想象。

曾参与前期集中供冷方案论证的同圆设计集团相关负责人表示,虽然最终并未参与设计济南这个项目,但最近两天好多业内人士给他打电话咨询此事。多位建筑设计院专家也在疑惑,为什么突然这么多人问起“集中供冷”的话题。

其实,除了济南中央商务区,早在2004年,广州大学城就创新尝试区域集中供冷模式。此后,深圳前海、上海虹桥商务区、珠海横琴、北京中关村科技园、西安机场T3航站楼等区域也采用了区域供冷方式。

伴随着区域集中供冷模式的推广落地,学术界对这种模式的争论也一直不断。

“国内很多采用区域集中供冷的项目,运行后发现效果并不理想。”参与过区域供冷项目方案论证或实践的多位业内人士告诉中国房地产报记者,集中供冷模式并非适合所有用能场景,综合来看,还是更适合在城市CBD中心、空调冷负荷密度大的城市街区来做。

不过,纵观城市建筑供暖供冷模式的迭代进程,技术模式的进阶,都伴随着相应的社会经济土壤环境。同济大学教授龙惟定表示,目前国外在推第五代区域供冷供热系统,这是一种既集中又分散的模式。另外,目前欧洲提出一种理念,“能源即服务”,这是对当下减碳、天然气能源危机、建筑舒适品质等各种因素权衡后的能源理念,在这种理念影响下,城市区域供冷供暖模式也许不再是绝对的集中或者分散。

“集中供冷”来了?

区域集中供冷通过集中设置冷站来代替分散式的制冷机房,选用高效率的制冷机组代替分散式的小机组,选用高效的大型冷却塔代替分散式小冷却塔,解决了设施占地问题,成为建设集约型城市的加分项。

根据近期媒体的报道,从今年开始,济南中央商务区(CBD)片区开始试运行集中供冷模式,目前已覆盖了片区内办公楼、酒店、商业综合体等公建用户近21万平方米,整个项目采用同一套市政管网,冬天进行供暖、夏季供冷。

集中供冷也可以手动调节温度。片区用户末端散冷设施均采用风机盘管形式,该种设备自带温度控制面板,用户可以根据需求自主调节室内温度。最后供冷费按用冷量来结算,挂表计量。

“济南CBD的建筑群类型适合区域供冷模式。”龙惟定表示,国内外对集中供冷适合的场合有一些指标要求,一是建筑密度高,如城市CBD中心;二是对空调供冷需求密度大,常年需要稳定供冷;三是建筑群中拥有不同功能的建筑,比如商场、酒店、办公、公寓等,用能时间不同,可以将负荷拉平,这样管道任何时间段都是饱满运行;四是周边有自然资源可以利用最好,比如带辅助冷热源的海洋水等。

“分析实际运行数据表明,对于200米以上的超高层建筑,集中供冷的建设及使用成本低于楼宇单独配置空调机组的成本;对于一般商业建筑,两者的建设及使用成本相当。”同圆设计集团相关负责人接受媒体采访时分析,对于高建筑密度、高用冷需求的建筑群,集中供冷由于采用大型先进高效的冷水机组,其制冷能效远高于普通空调,同时考虑不同建筑错峰需求,总装机容量及使用成本低于每个楼宇单独配置空调系统。但对于低密度的商业建筑或用能需求不规律的区域,楼宇独立空调系统相对灵活,其建设及使用成本一般也低于集中供冷。

也就是说,集中供冷模式并非适合所有用能场景。集中供冷系统目前更多的是在城市CBD及工业园区采用,住宅领域因为用冷不稳定、个性化比较多,被业界认为并不适合广泛推广。

整体能效水平偏低

假如冷水、热水都是媒介的话,有集中供热,为什么集中供冷不可以?

集中供热模式的经济性、效率问题成为争议的焦点。来自北京暖通空调界一位资深工程师告诉记者,目前行业内制冷成本比制热要高很多(能源成本5倍以上),所以对损耗的敏感度很高,恰恰输送冷媒比输送热媒更易产生输配损耗(因为有冷凝结露问题),加上建筑对供冷的需求不同于供热,多数时候是间歇的(供热需求是连续的),需求的不稳定更加剧输配损耗。

目前集中供热模式,从出水到末端温差很大,从热电厂或者换热站出水的温度在70度以上,到了用户末端回收在20多度,有接近几十度的温差,因此热量损耗整体影响不大。供冷水温温差则不超过10度,因此,管道输送过程中损耗之后,冷水温度几乎无法满足要求。

“我们参与过广州的一个项目,经过方案论证后得出结论是不适合区域供冷,最后选择了分布式能源站。”来自西安的一位绿色建筑咨询人士表示,“我认为主要原因是区域供冷冷水温差太小,耗电输冷比太高,导致水泵能耗过大,整体能效水平低”。

“为什么很多集中供冷项目效果不理想,其实并不是技术方面先天不足,目前集中供冷技术在日本用的也比较多。”龙惟定说,部分也有设计理念的问题。

据他介绍,目前很多集中供冷项目能源规划基本是按照电力系统那套理念来做。电力系统能源系统以可靠性和安全为主,能够覆盖区域最大负荷,比如区域内有大学、医院、商场,就将三类建筑最大用能负荷叠加起来。目前集中供冷项目能源规划也是按此模式,最多最后将所有负荷乘以一个0.7或者0.8的使用系数。“这样的算法太粗放了,远远不是实际情况,本来很多建筑用冷都不是满负荷的,用能时间也不同,造成最后管道效率很低。”

目前学术界反对集中供冷的专家,正是认为该种模式能源效率低、效益差,并不具备大规模、大面积推广应用的条件;另外从供冷安全角度讲,提倡分布式能源,部分时间、部分空间供冷的节能原则,特别是针对住宅用户。

“取冷费”如何收?

与学术界关注能源效率相比,用户则更关注“能享受到更多舒适且不多花钱”。网上评论普遍表示,要是没有比家用空调降低多少成本,就没有必要。有人表示,自己所在的小区就是采用这种模式,夏季制冷费大概是2200元,一个月500元的话有点太贵。

记者在采访中了解到,前些年,因为“冷量能源费比较贵”,在南方一个集中供冷项目中,还发生过用户单位集体偷冷量的事情,用户自己还装了自动控制系统来控制冷量使用,甚至直接停用。

根据媒体报道,目前济南CBD的供冷费结算采用挂表计量方式,按冷量结算,用户使用才会产生费用,不实用无任何费用产生。项目运营方表示后期也将针对高端住宅用户推出集中供冷服务,考虑到居民用户用冷的舒适性和节约性,将会采用按面积收费或者挂表计量按冷量收费两种形式。

龙惟定提到,其实适合集中供冷的项目还有一个潜在的条件,就是对舒适品质有要求的用户,对费用相对不是很敏感。

他介绍上海一个采用区域集中供冷的高端产业园项目,入驻了微软、腾讯等“大厂”,希望给员工提供一个高舒适度的环境品质,可以提高工作效率。园区的“取冷费”是算到物业费中,每平方米物业费用提取2美元的能源费。这个费用覆盖能源成本绰绰有余,所以这个园区集中供冷项目经济效益很好,至于能源效率则是运营方考虑的事情了。

另外,龙惟定还介绍了上海一个采用集中供冷的住宅项目,据其中的住户反馈,到家可以开启空调,并且不用负责维修清洗,整个夏季取冷费大概在1000多元左右,跟分体空调差不多。“住户觉得这个价格可以接受,生活品质得到提高,并且很省心。”

“从节能和能源效率来讲,上述两个项目可能并不高。但是从生活品质和服务角度来讲,用户还是比较满意的。”龙惟定说。

未来技术发展趋势

舒适品质和节能减排一直是矛盾的统一体,建筑节能技术也正是在平衡取舍中不断进步。

从全球角度看,城市区域供暖供冷目前已经发展到了第五代模式。

第一代供暖系统是蒸汽管道,出现在18世纪70年代的西方国家,典型的是纽约的蒸汽锅炉,将100多度的蒸汽经过管道输送降到20多度使用,热量损失巨大。

第二代供暖系统是高温热水时代,在上个世纪30年代,蒸汽换成加压的热水,沸点大概在120度,高温热水输送,就是城市是一个大热网概念。我国第一个“五年计划”建造的长春一汽、洛阳拖拉机厂等工业厂房基本用这套技术。同样从120度高温热水输送到末端降到20度,热量损失很高。

第三代供暖系统输送的热水降低到100度以下,大概70度~90度,我国北方大部分集中供暖供国内热的管道就是第三代系统。另外,这一代也开始出现供冷系统,供暖供冷来给那个系统四个管道“四管制”,供热是一个供水管、一个回水管,供冷也是。

第四代供暖系统水温降低到60度以下,热泵开始辅助使用。大概从本世纪开始,随着建筑围护结构和建筑节能水平提升,供暖系统对热水温度需求再次降低,45度~60度的热水,热泵可以辅助使用,夏季可以供冷、冬季可以供暖。

第五代区域供冷供暖系统是近些年欧洲开始提出,将水温进一步降低到30度甚至更低的温度,30度热水的来源可以来自地源热泵,然后再用热泵辅助供暖制冷。

纵观上述建筑供暖供冷模式的迭代进程可以看出,技术模式的进阶,都伴随着相应的社会经济土壤环境。据龙惟定介绍,目前第五代区域供冷供暖系统的提出,与碳减排、天然气能源危机、百姓居住舒适品质等综合因素平衡取舍相关。

在国内当下,建筑作为与工业、交通并列的三大高耗能领域之一。根据中国建筑节能协会2021年底发布的《中国建筑能耗研究报告(2021)》显示,2019年全国建筑全过程能耗总量为22.33亿标煤(tce),占全国能源消费总量比重为45.8%。其中,在建筑使用过程中的能耗中,采暖空调占比高达65%。

“双碳”目标碳减排压力与居民追求舒适环境空间如何平衡?建筑用能模式应该往何处走?

龙惟定将供冷供暖系统称为“能源总线”的概念与欧洲第五代区域供冷供暖系统理念相似,是将来自于可再生能源或低品位热源的热源、热汇水,通过管网汇集起来,给分散式的热泵作为热源热汇,为用户供冷/供热,之后再回到源头。

这是一种既集中又分散的系统模式,虽然分散式的热泵使用会耗费电能,假如电能是来自可再生能源,同时又提高了居民的生活品质,这也是一种权衡。

龙惟定表示,“双碳”理念下,没有哪一种技术模式是绝对正确,只有权衡下的相对适用。


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