奧帆中心零碳社區(qū)海水源熱泵改造及減碳效果

1 概述

為實現(xiàn)2030年碳達峰和2060年碳中和的目標，各行各業(yè)都在積極探索零碳路徑。建筑領(lǐng)域是能源消費端減排的重點對象，尤其隨著我國城鎮(zhèn)化速度加快，既要注重新增建筑的綠色低碳設(shè)計，也需要兼顧解決巨大存量建筑的碳排放問題。建筑能耗中，暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗占比高，是主要的碳排放源，尤其是公共建筑

，有必要盡快確定技術(shù)適宜可行、環(huán)境經(jīng)濟效益顯著的節(jié)能減排行動方案。我國地域遼闊，各區(qū)域自然資源條件和建筑能源需求不同，實現(xiàn)零碳目標的技術(shù)路線也存在差異。

青島是北方典型的沿海城市，建筑冷熱負荷相差不大

，適合采用海水源熱泵滿足建筑冷熱需求。本文對青島奧帆中心零碳社區(qū)建設(shè)中的海水源熱泵改造工程的減碳效果進行探討。

2 項目概況

奧帆中心位于青島市核心區(qū)域，總用地面積45 km

，總建筑面積22.7×10

m

，社區(qū)內(nèi)包括10棟建筑，覆蓋各種類型的大型公共建筑(會議、酒店、辦公、博物館、媒體中心等)，是具有代表性的公共建筑集中區(qū)。建設(shè)零碳社區(qū)的目標于2020年4月確立，力爭將社區(qū)內(nèi)建筑的碳排放強度降至25 kg/(m

·a)以下。

媒體中心位于奧帆中心南端，在2008年奧運會期間主要承擔新聞宣傳和電視轉(zhuǎn)播等工作，賽后作為青島國際游艇俱樂部的會所。媒體中心總建筑面積為7 900 m

，空調(diào)面積6 000 m

。設(shè)計熱指標為100 W/m

，設(shè)計冷指標為150 W/m

。采用海水源熱泵供暖、供冷，于2008年1月投入使用。根據(jù)設(shè)計冷負荷選用3組全封閉柔性渦旋壓縮機的高性能水源熱泵機組，每組5臺，單臺水源熱泵機組的額定制冷量為90 kW，額定制熱量為120 kW，并聯(lián)方式連接。供暖期1組運行，2組備用。供冷期2組運行，1組備用。隨著服役時間延長，海水源熱泵機組能效降低，碳排放強度也隨之升高。根據(jù)ASHRAE能效標尺，屬于亟需改善級別，且設(shè)備故障率非常高。因此，在零碳社區(qū)的建設(shè)過程中成為重點改造對象。

改造后采用2臺高效螺桿式熱泵機組替代原機組，單臺額定制冷量為593 kW，額定制熱量為614 kW。水泵、水箱等設(shè)備運行狀態(tài)良好，不進行改造。

3 熱泵機組耗電量

3.1 冷熱負荷測算

建筑工作時間：室外溫度為26～27 ℃時，負荷率為25%。室外溫度為27～28 ℃時，負荷率為50%。室外溫度為28～29 ℃時，負荷率為75%。室外溫度大于29 ℃時，負荷率為100%。建筑非工作時間：空調(diào)系統(tǒng)關(guān)閉。供冷期建筑工作時間不同室外溫度的延續(xù)時間與冷負荷見表1。

除了以上三種能量，你們還需要獲得興趣能量、榜樣能量……雖然獲得這些正能量的過程很艱難，但確實能讓你們擁有無比明朗的初中生活，也讓我無法再靠近你們。至于未來，你們還會不會遇見我，我會不會從你們心底“逃出去”，都取決于你們自己的選擇。

供冷期110 d，供冷室內(nèi)設(shè)計溫度為26 ℃。供暖期141 d，供暖室內(nèi)設(shè)計溫度為18 ℃。供冷期空調(diào)室外計算溫度為29.4 ℃，供暖期空調(diào)室外計算溫度為-7.2 ℃。建筑工作時間為7:00—18:00。

采用基于非關(guān)聯(lián)流動法則與M-C準則精確匹配的DP5準則，在飽和土的DP5模型中引入基質(zhì)吸力分量與總黏聚力公式(4)，可得到用于分析非飽和土的力學特性的DP5模型關(guān)系式：

1.4 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 19.0統(tǒng)計學軟件對數(shù)據(jù)進行分析。計量資料以均數(shù)±標準差表示，組間比較采用t檢驗；計數(shù)資料以例(百分率)表示，組間比較采用χ2檢驗。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

供暖期建筑工作時間、非工作時間不同室外溫度下的熱負荷分別見表2、3。供暖期各月建筑工作時間、非工作時間不同室外溫度延續(xù)時間分別見表4、5。

建筑工作時間：室外溫度大于10 ℃時，負荷率為25%。室外溫度為5～10 ℃，負荷率為50%。室外溫度為0～5 ℃，負荷率75%。室外溫度為-5～0 ℃，負荷率為90%。室外溫度小于-5 ℃時，負荷率為100%。建筑非工作時間：空調(diào)系統(tǒng)需滿足值班負荷，將室內(nèi)溫度控制在5～10 ℃。建筑非工作時間熱負荷取相同條件下建筑工作時間熱負荷的30%。

② 供暖期

① 供冷期

尹軍平還表示，隨著“三通一達”、順豐、德邦等的陸續(xù)上市，整合大幕實際上已然拉開，而且行業(yè)內(nèi)并購標的也在快速增加，一方面第一代物流企業(yè)家已到退休年齡，而很多二代不太愿意接班；另一方面，80、90年代出生的企業(yè)家家族觀念沒那么強，很多企業(yè)家創(chuàng)業(yè)成功后并不介意通過并購?fù)顺觥?/p>

3.2 熱泵機組耗電量

供冷期建筑工作時間不同負荷率下熱泵機組的制冷性能系數(shù)見表6。與供冷期不同，供暖期的制熱性能系數(shù)則主要考慮海水溫度的影響。供暖期各月海水溫度與制熱性能系數(shù)見表7。

由表1、6數(shù)據(jù)，可計算得到供冷期熱泵機組耗電量為80 070.10 kW·h。由表2～5、表7數(shù)據(jù)，可計算得到供暖期熱泵機組耗電量為245 880.59 kW·h，其中工作時間為177 477.94 kW·h，非工作時間為68 402.65 kW·h。

4 減碳量

目前，奧帆中心已安裝太陽能光伏板4 200 m

，光伏發(fā)電除滿足媒體中心空調(diào)系統(tǒng)用電外，富裕部分供其他建筑使用。華北區(qū)域電網(wǎng)碳排放因子取1.246 kg/(kW·h)，按改造后熱泵機組年耗電量325 950.69 kW·h全部由光伏發(fā)電承擔，年減碳量為406.13 t，減碳效果顯著。

5 結(jié)語

青島是典型的北方沿海城市，作為全國低碳試點城市、首個綠色城市，有必要積極探索城市建設(shè)領(lǐng)域的零碳路徑，為北方城市提供先行經(jīng)驗，充分挖掘不同自然條件下各類可再生能源技術(shù)的綜合應(yīng)用潛力，為新建建筑和既有建筑提供技術(shù)可行、經(jīng)濟可持續(xù)的零碳解決方案。

[1] 孫洪鵬，陳晨，張廣智. 國內(nèi)大型公共建筑空調(diào)系統(tǒng)運行管理現(xiàn)狀調(diào)查研究[J]. 建筑節(jié)能，2020(10)：8-13.

[2] 李金偉. 海水源熱泵特性分析及其在青島地區(qū)的應(yīng)用[J]. 煤氣與熱力，2011(3)：A15-A19.