江水源區(qū)域能源系統(tǒng)節(jié)能效益研究——以重慶江北嘴CBD二號(hào)能源站為例

□文/鄭曉云 何 滔

（重慶大學(xué)建設(shè)管理與房地產(chǎn)學(xué)院 重慶）

一、引言

中國是一個(gè)能源消費(fèi)大國，2011年全年能源耗費(fèi)總量34.8億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長將加大中國對(duì)能源的需求，其中建筑業(yè)的能耗量巨大。根據(jù)國際能源署發(fā)布的報(bào)告《世界能源展望2011》，中國建筑業(yè)的能耗占終端能源消費(fèi)總量的比例約為30%，約合10.4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。中國每年新增建筑面積近20億平方米，預(yù)計(jì)到2020年將達(dá)到680億平方米，未來建筑業(yè)能耗量巨大。如果建筑在使用過程中能夠降低能耗50%，那全社會(huì)終端能耗減少的比例約為15%。由此可見，建筑業(yè)的節(jié)能潛力是非常大的。

二、江水源區(qū)域能源系統(tǒng)

所謂江水源區(qū)域能源系統(tǒng)，就是如同供電、供水一樣，利用蘊(yùn)藏在江水中的冷熱能配合其他制冷制熱方式，采取冷熱能集中生產(chǎn)的方式獲取建筑所需的冷熱能，再通過區(qū)域管網(wǎng)輸送給各用戶使用的能源利用系統(tǒng)。這種系統(tǒng)目前已成為現(xiàn)代化城鎮(zhèn)的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，是城鎮(zhèn)公共事業(yè)的重要組成部分。更為重要的是，該系統(tǒng)能通過少量高位能的輸入獲取自然界蘊(yùn)藏的豐富低位能用于空調(diào)系統(tǒng)，從而減少能耗。

實(shí)現(xiàn)集中供能是城市能源建設(shè)的一項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施，是城市現(xiàn)代化的一個(gè)重要標(biāo)志，也是國家能源合理分配和利用的一項(xiàng)重要措施。

三、江北嘴CBD及2號(hào)能源站

江北嘴中央商務(wù)區(qū)是重慶市中央商務(wù)區(qū)著力打造的“兩點(diǎn)一線”中最亮麗的一點(diǎn)。規(guī)劃中的江北嘴CBD建設(shè)總面積為630.5萬平方米，其中地上面積520.5萬平方米，地下面積110萬平方米。規(guī)劃設(shè)計(jì)中分為A、B、C三塊區(qū)，A區(qū)主要為商業(yè)用地，B、C區(qū)為商業(yè)、娛樂、旅游綜合用地。2號(hào)能源站為CBD區(qū)域內(nèi)的B區(qū)和部分A區(qū)的建筑供能。集中供冷供熱總建筑面積為145.95萬平方米，供冷方式采用電制冷+江水源熱泵+冰蓄冷的形式，制冷機(jī)組及熱泵機(jī)組均采用江水作為冷卻水。供熱方式采用江水源熱泵形式，熱泵機(jī)組裝機(jī)容量的選取以滿足冬季供暖需求為準(zhǔn)。

四、負(fù)荷計(jì)算

（一）計(jì)算方法。按照控制性規(guī)劃中對(duì)各地塊單體建筑的使用功能分類，利用HDY-SMAD暖通空調(diào)負(fù)荷計(jì)算及分析軟件V2.1模擬計(jì)算出各典型單體建筑的負(fù)荷指標(biāo)，利用得到的負(fù)荷指標(biāo)及同時(shí)使用系數(shù)這兩個(gè)重要數(shù)據(jù)，測算區(qū)域典型建筑的冷熱負(fù)荷，計(jì)算公式為：

其中：P-總負(fù)荷；Mi-建筑面積；Qi-單位負(fù)荷指標(biāo)；λi-同時(shí)使用系數(shù)。

利用HDY-SMAD暖通空調(diào)負(fù)荷計(jì)算及分析軟件V2.1模擬計(jì)算得出三種典型建筑的單位冷負(fù)荷指標(biāo)分別為：辦公100W/M2，商業(yè) 150W/M2，酒店 80W/M2；單位熱負(fù)荷指標(biāo)分別為：辦公35W/M2，商業(yè)25W/M2，酒店 40W/M2。

根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，確定三種典型建筑的同時(shí)使用系數(shù)分別為：辦公70%，商業(yè)50%，酒店55%。

（二）計(jì)算結(jié)果。按照該公式及各參數(shù)值，計(jì)算出2號(hào)能源站的冷負(fù)荷和熱負(fù)荷分別為93409KW和32281KW。

五、節(jié)能估算

2號(hào)能源站制冷工況機(jī)組的裝機(jī)容量為72800KW，即電制冷的功耗為72800KW，冰蓄冷的主要目的為錯(cuò)峰，而耗電量并不增減，所以這兩部分都需要消耗電能；江水源熱泵機(jī)組利用江水與建筑空氣的溫差達(dá)到空調(diào)目的，耗能極少，可忽略不計(jì)，因此江水源熱泵機(jī)組所能提供的制冷功率相當(dāng)于20609KW（93409KW-72800KW）。江水源熱泵機(jī)組的制熱功率較制冷功率略大，估計(jì)為21000KW。所以，在2號(hào)能源站實(shí)際需要的耗電功率為：制冷72800KW，制熱11281KW。

在區(qū)域系統(tǒng)和傳統(tǒng)系統(tǒng)下，各類建筑的負(fù)荷分配情況如表1。（表1）

在此基礎(chǔ)上再分別計(jì)算三種建筑類型的耗電量，然后三個(gè)結(jié)果相加，最終得到全年的總耗電量，公式如下：

其中：W1-全年制冷耗電量；W2-全年制熱耗電量；T1-各制冷負(fù)荷分區(qū)的時(shí)間長度；P1-各負(fù)荷分區(qū)的制冷運(yùn)行負(fù)荷；T2-各制熱負(fù)荷分區(qū)的時(shí)間長度；P2-各負(fù)荷分區(qū)的制熱運(yùn)行負(fù)荷。

根據(jù)以上計(jì)算公式，計(jì)算結(jié)果為：

a、辦公建筑在區(qū)域能源系統(tǒng)下的全年耗電量為5305萬千瓦時(shí)，在傳統(tǒng)能源系統(tǒng)下為7451萬千瓦時(shí)；

b、酒店建筑在區(qū)域能源系統(tǒng)下的全年耗電量為2919萬千瓦時(shí)，在傳統(tǒng)能源系統(tǒng)下為4195萬千瓦時(shí)；

c、商業(yè)建筑在區(qū)域能源系統(tǒng)下的全年耗電量為1299萬千瓦時(shí)，在傳統(tǒng)能源系統(tǒng)下為1747萬千瓦時(shí)。

因此，辦公建筑每年可節(jié)約用電2146萬千瓦時(shí)，酒店建筑可每年節(jié)約用電1864萬千瓦時(shí)；商業(yè)建筑每年可節(jié)約用電849萬千瓦時(shí)，共計(jì)每年可以少消耗電能4859萬千瓦時(shí)。

六、結(jié)論

綜上所述，江水源區(qū)域能源系統(tǒng)有兩個(gè)優(yōu)勢，一方面這種系統(tǒng)所需要的設(shè)備裝機(jī)容量比傳統(tǒng)區(qū)域能源系統(tǒng)要小很多，在經(jīng)濟(jì)上節(jié)約了成本；另一方面整個(gè)系統(tǒng)在使用過程當(dāng)中減少了能源（主要是電能）的消耗。另外，由于冷卻塔、鍋爐的棄用，節(jié)約了商業(yè)區(qū)中有限的土地和冷卻水，消除了煙霧、粉塵污染，減少了二氧化碳排放，降低了環(huán)境污染，充分達(dá)到了節(jié)能減排的效果，具有很大的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。

表1 用地類型負(fù)荷分配表

[1]中國國家統(tǒng)計(jì)局.2011年國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)[R].2011.2.

[2]國際能源署.世界能源展望2011[R].2010.11.17.

[3]涂逢祥.建筑節(jié)能大發(fā)展千載難逢的機(jī)遇[J].保溫材料與節(jié)能技術(shù)，2004.1.

[4]王朝勇，余沛.現(xiàn)代住宅建筑節(jié)能技術(shù)趨勢探討 [J].荊楚理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2010.11.