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集中供冷,能否在我國大規模推廣

2026-08-13 09:55:26 中國科學報   作者: 付林  

今年夏天,極端高溫天氣讓居民感受到不開空調已經無法度日的酷熱。近日,江蘇徐州一個居民小區的制冷方式吸引了很多人的關注,不開空調,室溫也能維持在25℃左右,秘訣就藏在腳下。當地將關停煤礦的礦井積水,通過原有的供暖管道送入居民家中,靠地板輻射“送涼”。

這個項目讓人眼前一亮,也帶出一個值得深思的問題:集中供冷在南方部分新區已有一些嘗試,甚至在傳統供暖城市實現了冷熱雙供。那么,這種模式能不能在我國城市里大規模推廣?

空調越裝越多,集中供冷為何遲遲推不開

過去20年,中國人的制冷需求爆發式增長。一是天氣越來越熱,極端高溫天數一年比一年多;二是生活條件改善,空調從少數家庭的“大件”變成了家家戶戶的標配。

相比一家一戶的分體空調安裝,“集中供冷”在國內推進緩慢。“集中供冷”在行業中通常被稱為“區域供冷”,就是建一個大型“制冷站”,統一制取冷水,再通過管道送到各家各戶,跟集中供暖一個思路。這項技術在全球已有超過100年歷史,在中國也摸索了20多年。

集中供冷有幾手好牌。第一,冷源效率高、成本低——大型制冷機組能效遠超家用空調,而且辦公樓白天用冷多、住宅晚上用冷多,兩者的高峰時段天然錯開,集中供冷可以攢在一起用一套設備,不用為每家每戶單獨配置。第二,方便調配儲能——晚上電價便宜時制好冷存起來,白天高峰時用,用電成本更低。

牌好不等于能贏。集中供冷之所以推不開,是因為傳統模式身上有幾個“硬傷”,一直沒解決好。

先說冷源。中國人用空調有個好習慣:有人時開機、無人時關機,不浪費。但傳統集中供冷做不到這么靈活,冷量在管道里跑一路散一路,用得越少,散失的比例越高。再加上居民電價遠低于工商業電價,同樣是制冷,分體空調走的是“居民電”,集中供冷走的是“工商業電”,這筆賬算下來差距不小。

徐州項目的聰明之處在于繞開了電。礦井水是天然冷源,取冷不費電,冷源成本低。但這條路不是哪兒都能走:天然冷源并非隨處可得,而且單位體積能提取的冷量有限,撐不起高密度的城市用冷需求,解決不了大多數城市的供冷問題。

再說輸送。送冷比送熱難得多。集中供熱靠的是大溫差:供熱水進去90℃以上,回來40℃,溫差50℃以上,一根管道能搬運很多熱量。集中供冷就尷尬了:冷水送過去一般不低于5℃左右,回來不超過15℃,溫差頂多10℃,同樣的管道,能搬運的冷量只有熱量的十分之一。更糟的是,管道里水泵耗電會產生熱量,供暖時這是“順便加溫”,供冷時卻成了“幫倒忙”。因此,供冷的輸送成本遠高于供熱。

把其他季節的冷留給夏天,行得通嗎

無論是分體空調還是集中供冷,都繞不開一個共同的麻煩——給電網添堵。在不少大城市,空調在夏季最熱那幾周的用電容量占到了整個電網的四成以上,而且年年上漲。一年里制冷最需要電的時間就集中在酷暑那幾周,這也是所謂“迎峰度夏”的最大壓力來源。

徐州項目的最大亮點不在于開采礦井水本身,而在于它提供了一條思路:把其他季節的冷存到夏天用。礦井下的水體和周邊低溫土層,天然就是一個巨大的“冷庫”,春夏秋冬循環往復,熱量滲入極慢,冷量可以跨季節保存。這樣一來,冷源不必和夏季用電高峰搶電,成本和可靠性都有了保障。

其實,跨季節儲冷并不是什么新鮮事。日本北海道把冬天的積雪堆起來,蓋上隔熱材料,夏天用來給建筑降溫和農產品保鮮。哈爾濱每年從松花江采冰,存到夏天供冰場使用。

有人可能會問:存那么久,不都化完了嗎?答案是,只要體量夠大,損失就不是問題。一塊冰放桌上一會兒就化了,但一座冰窖里的冰能從冬天撐到夏天。因為體積越大,熱量滲進去的相對速度就越慢。大規模地下儲冷體量動輒幾萬立方米,被厚實的土壤和巖層包裹著,一個春夏過去,大部分冷量還在。

說到這兒,集中供冷和跨季節儲冷的“天作之合”就清楚了:儲冷規模這么大,只有靠集中式管網才能把冷量配送到千家萬戶,分體空調的“單打獨斗”根本接不住。

跨季節儲冷還有一個更深層的妙處,它天然適合和供熱“搭班子”。拿我國北方城市來說,冬季供暖是剛需,如果單獨為儲冷建一套地下儲體,一個夏天用不了幾次,設施大部分時間閑置,成本攤下來很貴。但如果把冷和熱當成一對“共生兄弟”來看,局面就豁然開朗了。

夏天供冷時,制冷機組會排出大量廢熱——傳統做法是直接排到室外,白白浪費。冷熱聯儲的思路則是,把這部分廢熱灌入地下儲體存起來,冬天取出來供暖。更妙的是,冬天取熱的過程本身就讓儲體溫度大幅下降,相當于“免費”生產了大量冷量,留到來年夏天再用。同一座儲體,夏天“吃”進熱量、“吐”出冷量;冬天反過來“吃”進冷量、“吐”出熱量,一年到頭不閑著,設施利用率翻倍,分攤到每個季節的成本自然大幅下降。

離大規模集中供冷還有多遠

在國家“雙碳”目標和新型電力系統建設的大背景下,集中供冷迫切需要換個“打法”。新思路的核心是,冷源不再依賴“夏天最熱時用電猛制冷”,而是轉向天然冷源和冬春季棄電制冰;再通過跨季節儲冷把冷量留到夏天用;最后,北方城市現成的供暖管網正好可以把冷量經濟地送到千家萬戶。這樣,冷源、儲冷、輸冷三個環節才能打通,集中供冷才有望真正走進尋常百姓家。

除了徐州的礦井水工程,這套模式在我國已有落地案例。濟南CBD南部能源中心跨季節儲冷試點工程2025年已建成投運,儲冷規模7000立方米。它的做法是在冬春季節利用電網富余的廉價電力制取冰漿,存到夏季為周邊建筑供冷調峰,同時兼顧儲熱用于冬季供暖調峰。

更令人期待的是,一個18萬立方米的大型跨季節儲冷(熱)工程正在濟南建設,預計2027年投運,可以為100萬平方米以上的商業建筑提供供冷調峰服務。

當然,這種新型集中供冷模式要想大規模鋪開,光有好點子還不夠,技術和政策兩個輪子都得跟上。

技術層面,關鍵是把成本降下來。核心一招就是冷熱聯儲——同一套儲體冬夏兩用,冬天存冷、夏天存熱,全年輪著轉,把設施利用率拉滿,單季分攤的成本就薄了。

政策層面,更需要給跨季節儲冷(熱)一個“名分”。目前國家大力支持新型儲能,但主要聚焦在儲電。跨季節儲冷(熱)對電力系統削峰填谷的貢獻絲毫不亞于電池儲能——它把冬春的富余電力存成冷量,替夏季電網卸下最重的空調負荷包袱。把跨季節儲冷(熱)納入國家新型儲能支持范疇,建立合理的定價與補償機制,它的真實價值才能真正兌現,市場才有動力參與。

(作者系清華大學建筑學院教授)




責任編輯: 張磊

標簽:集中供冷