基于生態(tài)節(jié)能理念的青島世園會供熱規(guī)劃研究

文/林曉紅林森,青島市城市規(guī)劃設(shè)計研究院;上海市政工程設(shè)計研究總院集團(tuán)第七設(shè)計院有限公司

基于生態(tài)節(jié)能理念的青島世園會供熱規(guī)劃研究

文/林曉紅1林森2,1青島市城市規(guī)劃設(shè)計研究院;2上海市政工程設(shè)計研究總院集團(tuán)第七設(shè)計院有限公司

本文分析了青島世園會各場館的用熱用冷特點(diǎn)，科學(xué)預(yù)測各場館供熱與制冷負(fù)荷，調(diào)研現(xiàn)有的供熱供冷方式，最終提出適用于青島世園會各場館建設(shè)的生態(tài)節(jié)能型供熱與制冷發(fā)展模式，為今后展會類建筑或城市中新開發(fā)公共建筑比較集中區(qū)域選擇供熱與制冷模式提供重要參考。

青島世園會；供熱與制冷；生態(tài)節(jié)能

1 青島世園會簡介

青島世園會于2014年4月在青島市李滄區(qū)百果山森林公園舉行，園區(qū)總占地面積241ha，規(guī)劃總建筑面積為17.6萬m2。此次世園會是以“綠色世界的精彩”和“讓生活走進(jìn)自然”為主題，向世界展示園藝事業(yè)的繁榮發(fā)展與生態(tài)和諧社會的完美締造[1]。

2 各展館供熱與制冷需求分析

根據(jù)世園會的統(tǒng)一規(guī)劃，規(guī)劃區(qū)內(nèi)主要以公共建筑為主，熱負(fù)荷需求主要為冬季采暖熱負(fù)荷、夏季制冷負(fù)荷，區(qū)內(nèi)公共建筑物供熱和制冷主要采用中央空調(diào)方式。主題園區(qū)主要包括鮮花大道區(qū)、天水地池區(qū)、飛花區(qū)、中華園、花藝園、草綱園、綠葉園、科學(xué)園和國際園，這些園區(qū)的建筑物性質(zhì)為永久保留建筑，需長期提供供熱與制冷服務(wù)；體驗區(qū)包括茶香園、農(nóng)藝園、花卉園、百花園和山地園，在展會期間使用，此類建筑僅考慮夏季展會期間制冷服務(wù)；世園村建筑主要為星級酒店和商務(wù)辦公，需長期提供供熱與制冷服務(wù)；安置區(qū)和玫瑰庭院建筑類型均以居住和社區(qū)公建為主，規(guī)劃僅考慮其冬季采暖需求。

3 供熱與制冷模式的研究與選擇

供熱與制冷的利用形式可分為傳統(tǒng)集中模式和分布式能源模式。青島世園會周邊區(qū)域有大型集中供熱熱源-金泓供熱站，該站目前尚有剩余供熱能力。此外，燃?xì)饫錈犭娙?lián)供模式、燃?xì)庵比紮C(jī)模式、土壤源熱泵、空氣源熱泵等分布式能源供熱與制冷模式由于具有節(jié)約能源、生態(tài)環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，也適用于在園區(qū)的應(yīng)用。

3.1 傳統(tǒng)集中供熱模式

傳統(tǒng)集中供熱模式是通過建設(shè)熱水或蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)，由集中供熱熱源向規(guī)劃區(qū)域供熱。它的特點(diǎn)（1）采用傳統(tǒng)集中供熱模式，供熱效果穩(wěn)定（2）管網(wǎng)運(yùn)行以高溫水為主，夏季實(shí)施集中制冷效果差，需設(shè)制冷空調(diào)系統(tǒng)（3）采用該方式實(shí)施供熱，碳、硫和氮氧化物等污染物的排放量大大增加，節(jié)能與環(huán)保效果比較差。

3.2 分布式能源模式

3.2.1 燃?xì)庵比紮C(jī)模式

燃?xì)庵比紮C(jī)是采用天然氣直接燃燒提供制冷、采暖和生活熱水。具有以下特點(diǎn)：（1）通過直接燃燒天然氣來加熱吸收器內(nèi)的溴化鋰溶液，省去了由鍋爐產(chǎn)生蒸汽，提高了傳熱效率。（2）以燃燒天然氣的方式提供熱量，避免了間接通過燒煤或油鍋爐提供熱量的方式，降低了環(huán)境污染，調(diào)整了能源結(jié)構(gòu)[2]。

3.2.2 燃?xì)饫錈犭娙?lián)供系統(tǒng)

燃?xì)饫錈犭娙?lián)供系統(tǒng)是以天然氣為一次能源，產(chǎn)生熱、電、冷的聯(lián)產(chǎn)聯(lián)供系統(tǒng)。具有以下特點(diǎn)：（1）燃?xì)鉄犭娎淙?lián)供系統(tǒng)使能源利用效率從常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)的40%左右提高到80～90%，能源利用率極高。（2）緩解電力短缺，平衡電力峰谷差，提高了建筑供電可靠性和安全性。

3.2.3 空氣源熱泵

空氣源熱泵是從低溫空氣中吸收熱能，利用所耗能量驅(qū)使其吸收的熱能輸送至高溫?zé)嵩吹囊环N模式。具有以下特點(diǎn)：（1）安裝使用方便，無復(fù)雜的冷卻水系統(tǒng)和鍋爐加熱系統(tǒng)；具有夏季供冷水和冬季供熱水的雙重功能。（2）冬季供暖不易保證，需采用輔助加熱器予以彌補(bǔ)。（3）空氣側(cè)換熱器的體積大，噪音較大[3]。

3.2.4 太陽能利用

太陽能利用一般可分為太陽能驅(qū)動熱泵和太陽能輔助熱泵。驅(qū)動熱泵是指太陽能光電或熱電先產(chǎn)生電能，再用太陽能產(chǎn)生的電能來驅(qū)動蒸氣壓縮式熱泵。

3.2.5 土壤源熱泵

土壤源熱泵是利用地球表面淺層地?zé)豳Y源作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的采暖制冷空調(diào)系統(tǒng)。具有以下特點(diǎn)：（1）地能或地表淺層地?zé)豳Y源的溫度一年四季相對穩(wěn)定，比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率要高出40%，節(jié)能和節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用40%。（2）地表30m以下的溫度具有較恒定的特性，使得熱泵機(jī)組運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定，保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性[5]。

3.2.6 水源熱泵

水源熱泵機(jī)組的工作原理是在夏季將建筑物中的熱量轉(zhuǎn)移到水源中，冬季從水源中提取能量，通過載冷劑提升溫度后輸送至建筑物中。水源熱泵是用水作為熱泵制熱、制冷循環(huán)的介質(zhì)，需滿足水溫7℃～30℃和提前測量水源的充足度兩個條件[6]。

3.3 青島世園會供熱與制冷模式的選擇

為構(gòu)建世園會清潔能源和可再生能源為主體的能源供應(yīng)體系，考慮到世園會及世園村內(nèi)公建類別、運(yùn)行時間和工作參數(shù)等因素，規(guī)劃采取燃?xì)饫錈犭娙?lián)供模式、燃?xì)庵比紮C(jī)模式、土壤源熱泵、空氣源熱泵等方式。安置區(qū)及玫瑰庭院采取傳統(tǒng)集中供熱模式。

4 對各場館供熱與制冷模式的運(yùn)行管理的建議

為保障世園會各場館供熱與制冷模式的安全順利運(yùn)行，規(guī)劃提出以下建議：

4.1 建議后續(xù)開發(fā)過程中，對適合發(fā)展清潔能源供熱的區(qū)域統(tǒng)一進(jìn)行開發(fā)應(yīng)用。

4.2 在單體建筑設(shè)計階段，自然風(fēng)能、太陽能及蓄熱蓄冷技術(shù)應(yīng)用應(yīng)考慮以下條件：(1)在園區(qū)的單體規(guī)劃建筑設(shè)計方案中，宜考慮園區(qū)內(nèi)多能源方式中自然風(fēng)能及太陽能利用的先期介入，并預(yù)留實(shí)施條件；(2)在園區(qū)規(guī)劃中，依園區(qū)地形及建筑位置、形狀及功能，宜對園區(qū)的區(qū)域風(fēng)環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化研究以創(chuàng)造易于利用風(fēng)環(huán)境的條件；(3)在園區(qū)單體建筑設(shè)計方案中（尤其有植物生長的場館）應(yīng)綜合考慮太陽的采光、遮擋及蓄熱；(4)在環(huán)境控制中，除充分考慮為自然風(fēng)能、太陽能的利用創(chuàng)造有利條件外，還宜在館內(nèi)布局、地面墊層選擇中綜合考慮能蓄熱、蓄濕的新型功能性材料，以便大幅度降低場館人工氣候中用于環(huán)境控制的能耗。

4.3 建議展會后期要配備統(tǒng)一的能源服務(wù)公司管理，避免出現(xiàn)主場館不運(yùn)行時，其他場館無法保證冷熱需求。

[1]2014青島世界園藝博覽會總體規(guī)劃（修編）

[2]林曉紅.青島世界園藝博覽會供熱與制冷模式系統(tǒng)研究[A].2013中國規(guī)劃年會論文集.2013

[3]何忠.天然氣分布式能源系統(tǒng)的應(yīng)用及探討[J].能源與環(huán)境.2011,(04):11-12

[4]徐偉.地源熱泵、太陽能熱泵技術(shù)應(yīng)用[J].工程質(zhì)量,2003,(10):23-26

[5]胡松濤,張莉,王剛.太陽能-地源熱泵與地板輻射空調(diào)系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行方式探討[J].暖通空調(diào),2005,35(03):41-44

[6]李鯤.水源熱泵是一種經(jīng)濟(jì)、可靠的空調(diào)能源方式[J].科技信息(科學(xué)教研),2007,(26):329