今年7月，《“十五五”碳達峰行動方案》印發(fā)，提出加快供熱、制冷系統(tǒng)綠色低碳轉(zhuǎn)型。

近年來，一些城市關(guān)于集中供冷的探索越來越多：在廣東深圳，集中冷站制備的空調(diào)冷水經(jīng)市政管網(wǎng)為樓群降溫;在湖北武漢、江蘇南京，取自長江的江水通過熱泵機組化作“天然空調(diào)”。

多個冷站管網(wǎng)互通，可跨站補冷、相互支撐

地面上，寫字樓林立，不見外掛空調(diào)機;地面下，空調(diào)冷水沿管網(wǎng)輸送清涼。

不同于傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)，深圳前海的區(qū)域供冷系統(tǒng)由集中冷站制備空調(diào)冷水，經(jīng)市政管網(wǎng)統(tǒng)一輸配至各樓宇。

前海合作區(qū)成立之初，便將區(qū)域集中供冷寫入片區(qū)市政專項規(guī)劃。在這處高密度建成區(qū)，冷站多附建于商業(yè)建筑或城市綠地之下，樓宇也不再單獨建設(shè)機房和冷卻塔。

前海5號冷站就“藏”在一座公交場站下。走入地下站房，高大的制冷機組整齊排列，數(shù)根管道沿著頂部延伸。2.5攝氏度的空調(diào)冷水經(jīng)管網(wǎng)以低損耗抵達周邊樓宇，換熱后以12.5攝氏度返回。

“一臺主機的制冷能力，相當(dāng)于3250臺家用空調(diào)。”前海能源科技發(fā)展有限公司綠色發(fā)展創(chuàng)新中心綜合能源研究室主任朱春光介紹，系統(tǒng)采用“電制冷+冰蓄冷”技術(shù)，夜間用電低谷期制冰儲冷，白天高溫融冰釋冷。

幾百棟建筑原本各自配建的冷卻塔集中起來，避免持續(xù)向外排熱。白天的制冷負(fù)荷轉(zhuǎn)移到夜間，對電網(wǎng)“削峰填谷”。

8月10日，深圳戶外熱浪翻滾。前海5號冷站總控中心大屏實時數(shù)據(jù)顯示，前海集中供冷片區(qū)溫度較市中心低約0.9攝氏度。前海在桂灣、前灣、媽灣片區(qū)共規(guī)劃建設(shè)10座冷站，目前已投運6座。片區(qū)辦公、商業(yè)綜合體、醫(yī)院、學(xué)校、政府機構(gòu)、博物館等已全部接入集中供冷。從首座冷站2017年投運至今，系統(tǒng)連續(xù)安全穩(wěn)定運行。

“系統(tǒng)還引入AI(人工智能)算法，根據(jù)氣象信息、歷史數(shù)據(jù)和用能規(guī)律，預(yù)測次日用冷需求。8小時夜間谷價電時段按需儲能，白天精準(zhǔn)調(diào)度供給。多個冷站管網(wǎng)互通，可跨站補冷、相互支撐。”朱春光介紹。

“沒有主機和冷卻塔的震動噪聲，睡眠淺的客人投訴明顯減少。”深圳康萊德酒店總工程師蔡海松算了一筆賬：接入集中供冷后，節(jié)省設(shè)備投資300多萬元，一年可節(jié)約變壓器基本電費42萬元，每月冷源費、運維成本也大幅下降。

據(jù)前海能源公司測算，10座冷站全部投產(chǎn)后，每年可節(jié)電1.3億千瓦時，減排二氧化碳等240萬噸，釋放建筑空間近10萬平方米。

教授級高級工程師、深圳市勘察設(shè)計行業(yè)協(xié)會暖通分會會長李雪松介紹，區(qū)域集中供冷具有很好的規(guī)模效應(yīng)，可在經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益方面推進空調(diào)供冷領(lǐng)域的提升。

“冷源”來自長江，江水化作“天然空調(diào)”

上午9點，武漢市江岸區(qū)漢口濱江國際商務(wù)區(qū)，一家健身場館負(fù)責(zé)人吳敬推開大門，健身房墻上的出風(fēng)口輕柔地送著冷風(fēng)。

“室內(nèi)常年能保持恒定溫度，濕度也能穩(wěn)定在40%至70%的適宜區(qū)間。”吳敬介紹。

這家健身場館的“冷源”來自長江，讓滾滾江水化作“天然空調(diào)”的奧秘，就藏在其東北方向約1公里、地下10米的深處——由武漢城建集團參與投資建設(shè)的漢口濱江國際商務(wù)區(qū)江水源能源站。自項目試運行以來，這座江水源能源站已為商務(wù)區(qū)約26萬平方米的建筑提供集中供能服務(wù)。

走進江水源能源站，由壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器組成的熱泵機組正在運行。

“這里有兩套獨立循環(huán)系統(tǒng)，互不干擾又協(xié)同運作，共同為漢口濱江國際商務(wù)區(qū)集中供能。”江水源能源站項目公司執(zhí)行副總經(jīng)理肖海喜介紹。

在空調(diào)冷水制取端，距能源站東南約1.5公里的取水泵房內(nèi)，兩根管道深入長江中心水下約10米處，源源不斷汲取江水。經(jīng)加壓過濾后，這些23攝氏度至29攝氏度的江水被送入能源站，完成能量交換后，原路退回長江。

而在空調(diào)用戶端，通過熱泵機組制取的低溫空調(diào)冷水通過輸配水管道，進入各用能地塊的換熱站，吸收大樓熱量，給大樓降溫。

“基本原理和家用空調(diào)類似，區(qū)別在于家用空調(diào)是與空氣換熱，而江水源熱泵則是與水換熱。”肖海喜比喻道，江水在這里只是“能量的搬運工”，并不會直接流入大樓管網(wǎng)。

此外，兩套循環(huán)全程只交換能量，不消耗江水水量，不改變水質(zhì)。“江水源集中供能系統(tǒng)用戶端沒有外機，也不向周圍環(huán)境排放熱空氣。”江水源能源站項目公司總經(jīng)理助理韓忠杰說，項目達產(chǎn)運營后，預(yù)計每年可節(jié)約標(biāo)煤7374噸，減少二氧化碳排放約1.8萬噸、二氧化硫排放約253噸、氮氧化物排放約59噸，生態(tài)效益相當(dāng)于新增植樹105.5萬棵。

隨著漢口濱江國際商務(wù)區(qū)江水源能源站穩(wěn)定試運行，一些新建的住宅樓、寫字樓開始陸續(xù)接入集中供能管網(wǎng)。“如今大家的綠色發(fā)展理念越來越強，這套系統(tǒng)實現(xiàn)了生態(tài)效益和經(jīng)濟效益雙贏。”韓忠杰說。

3套彼此獨立的水循環(huán)系統(tǒng)，接力完成熱量“搬運”

8月中旬，南京暑氣蒸騰。

走進南京江北新區(qū)花語天境小區(qū)居民李春啟家中，涼意撲面而來，但既聽不到傳統(tǒng)空調(diào)外機的運轉(zhuǎn)聲，也沒有冷風(fēng)直吹。“不僅溫度、濕度比較穩(wěn)定，還很安靜。”李春啟說。

“涼”從何來?這得歸功于從南京穿城而過的滾滾長江水。社區(qū)不遠處，一套江水源熱泵區(qū)域供能系統(tǒng)正在持續(xù)運轉(zhuǎn)。

夏季，長江水成為系統(tǒng)冷源，建筑內(nèi)產(chǎn)生的熱量通過熱泵系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到江水中;到了冬季，過程相反，熱泵機組從江水中提取熱能，再送入建筑，為室內(nèi)供暖。

供能過程如何實現(xiàn)?南京江北新區(qū)綜合能源服務(wù)有限公司總經(jīng)理馬林介紹，“3套彼此獨立的水循環(huán)系統(tǒng)，接力完成熱量‘搬運’——第一步，取水站將部分長江水抽取出來，送往能源站。經(jīng)過熱泵主機換熱后，江水再通過管道回到河道、回歸長江;第二步，能源站制備出空調(diào)冷水或熱水，通過輸配管網(wǎng)送往各個用戶換熱站;第三步，在用戶換熱站內(nèi)，建筑內(nèi)部循環(huán)水再次完成熱交換，流向室內(nèi)末端設(shè)備，長江水和居民家的循環(huán)水‘各走各的路’。”

到了李春啟家中，藏在頂面、墻體里的毛細(xì)管網(wǎng)接過“最后一棒”。空調(diào)冷水在管網(wǎng)中循環(huán)，通過輻射方式均勻調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，配套的新風(fēng)系統(tǒng)則不斷補充新鮮空氣，同時承擔(dān)夏季除濕功能。

為何用江水給建筑降溫?答案藏在一本“綠色賬”里。

高溫天氣下，當(dāng)?shù)厥彝饪諝鉁囟瓤山咏?0攝氏度，而長江水夏季最高溫度約30攝氏度。以江北新區(qū)江水源熱泵項目為例，項目配套冰蓄冷、水蓄熱技術(shù)，利用夜間用電低谷時段提前儲能，可將夏季約25%的高峰用電負(fù)荷轉(zhuǎn)移至夜間。

目前，當(dāng)?shù)亟错椖繉嶋H供能面積約32萬平方米，每年可減少二氧化碳排放約600噸。按照現(xiàn)有商業(yè)辦公和住宅用戶規(guī)模估算，可惠及約2萬人。

集中供能不僅節(jié)能，還可以節(jié)約建筑空間和運維成本。采用江水源集中供能后，用戶端不再需要建設(shè)大型空調(diào)機房，只需設(shè)置小型換熱站，不僅節(jié)約建設(shè)面積、減少配電容量，冷卻塔耗水也可以全部省去，維護成本降低約80%。