連日來,江蘇徐州最高氣溫突破35℃,徐州泉山區榮盛城五期的部分居民,卻享受著來自地下的清涼。
這股清涼,源于距離小區約2公里處的臥牛山煤礦廢棄礦井。井筒內的水溫常年保持在19℃左右。這些天然的“冷卻液”,現在經過冬季所用的集中供暖管道,就能進入小區居民家中,送上絲絲涼意。“自從使用了集中供冷,每天家里只有23℃至25℃,既干燥又涼爽。”該小區78歲居民陳鳳美說。
徐州礦務集團有限公司(以下簡稱“徐礦”)下屬的江蘇徐礦熱力有限公司(以下簡稱“徐礦熱力”)相關負責人介紹,與傳統空調相比,這套系統能耗降低約50%,以目前試點小區近百戶的供冷負荷測算,每年可減少二氧化碳排放約50噸。
不用開空調,利用礦井水就能集中供冷,這種資源利用方式要直面哪些技術挑戰,又能否大面積推廣?科技日報記者對此進行了采訪。
第一問:為何用礦井水集中供冷?
臥牛山煤礦是徐礦的主力礦井之一,曾為國家工業建設輸送了數十年“工業血液”。礦井關閉后,采空區逐漸被地下水填充,形成了巨大的地下“冷水庫”。
“關閉的礦井曾經是累贅,但現在是一座能源寶庫。”集中供冷項目科研團隊執行負責人、深地科學與工程云龍湖實驗室項目部副部長、中國礦業大學副教授凌云志介紹,團隊調研了徐州14座廢棄礦井,發現其地下水儲量約有7000萬立方米。如果將這些水全部用于集中供冷,可以供數十萬戶居民使用一夏。
在地下,徐州擁有一座座“大號冷庫”;在地上,徐州還擁有大規模集中供暖管網,這套“血管”冬天送熱水,夏天換成冷水,便能“一管兩用”。
“我們將煤礦井筒上部的水抽取至地面換熱站,通過換熱器將管網內的水溫穩定在20℃左右,再送入居民家中的地暖管,利用地板輻射實現全屋降溫。”凌云志解釋。
集中供冷項目科研團隊負責人、東南大學教授張小松認為,徐州是全國老工業基地和資源型城市,在廢棄工礦治理方面面臨諸多挑戰。關閉煤礦的地下涌水形成了龐大水體,有很強的制冷潛力。
第二問:怎么做到持續提供冷源?
礦井水“變廢為寶”并非拿來即用。凌云志介紹,此前團隊曾測試過煤礦地下水的酸堿度,氯離子、硫酸根離子濃度等指標,以防礦井水腐蝕管道或結垢堵塞。臥牛山礦井的水質呈弱酸性,所以團隊在換熱器中使用耐腐蝕的鈦管進行換熱。
但更具挑戰的是居民家中的濕度控制。徐州地處黃淮之間,夏季悶熱潮濕,若地暖管溫度過低,冷凝水便會析出,導致地面濕滑、家具發霉,體感舒適度大打折扣。
科研團隊和徐礦熱力的技術團隊,先后迭代了5套除濕方案,研發出新型水冷除濕機,高效降低空氣濕度,同時加裝循環風機和配套管道,確保室內濕度穩定控制在50%左右——處于體感最舒適的區間。
“想讓水體持續供冷,還要讓井筒內的水位和水溫基本不變,做到‘取冷不取水’。”凌云志表示,礦井水經過室內使用后溫度略有升高。用過的水將被回灌到臥牛山煤礦另一個井筒中,經過復雜的冷熱循環后再流入取水井底部,確保冷源供給不斷,且在抽取量遠低于儲水量的基礎上,水溫基本保持恒定。
第三問:是否能大規模推廣?
今年6月1日起,榮盛城五期的集中供冷系統正式啟動,將一直持續到9月30日,試點期間收費優惠,每平方米4元。
這項技術是否可以復制到其他資源枯竭型城市?“從理論上可以,但目前還僅僅是試點應用。能否大規模推廣,要看當地是否有龐大的地下水體,能否與用戶量匹配,還要看礦井水里的雜質是否會對現有管道造成腐蝕,另外也要看成本、收益能否平衡。”張小松說。
《“十五五”碳達峰行動方案》提出,合理布局建設儲熱蓄冷設施。這讓凌云志躊躇滿志:“未來,我們可以高效利用地下空間,把高價值的基礎設施放在地下,為能源存儲和地球深部能源的開發探路。”
責任編輯: 張磊