無(wú)錫（太湖）國(guó)際科技園可再生能源區(qū)域供冷供熱一期工程節(jié)能改造項(xiàng)目

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一、案例名稱

無(wú)錫（太湖）國(guó)際科技園可再生能源區(qū)域供冷供熱一期工程節(jié)能改造項(xiàng)目

二、案例業(yè)主

該項(xiàng)目一期工程共有兩個(gè)區(qū)域能源站G站和B站。G站位于東南大學(xué)科技園內(nèi)，為530大廈、博覽園、立業(yè)樓、圖書(shū)館等建筑供能，業(yè)主為無(wú)錫留學(xué)人員創(chuàng)業(yè)園發(fā)展有限公司、無(wú)錫高新科技創(chuàng)業(yè)發(fā)展有限公司和無(wú)錫感知博覽園投資開(kāi)發(fā)有限公司。B站位于和風(fēng)路以北科研北路以南，為無(wú)錫新區(qū)科技交流中心、無(wú)錫新區(qū)科技商務(wù)中心、新區(qū)展示中心等建筑供能，業(yè)主為無(wú)錫新區(qū)管理服務(wù)中心和無(wú)錫新城雅尚酒店管理有限公司。項(xiàng)目改造前，夏季主要利用冷水機(jī)組供冷，冬季利用電鍋爐供暖。

三、案例內(nèi)容

1．技術(shù)原理及適用領(lǐng)域

（1）水源熱泵技術(shù)。

水源熱泵技術(shù)是利用地球表面淺層水源如污水、地下水、河流和湖泊中吸收的太陽(yáng)能和地?zé)崮芏纬傻牡蜏氐臀粺崮苜Y源，并采用熱泵原理，通過(guò)少量的高位電能輸入，實(shí)現(xiàn)低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移的一種技術(shù)。

地球表面淺層水源如地下水、地表的河流、湖泊和海洋中，吸收了太陽(yáng)進(jìn)入地球的相當(dāng)?shù)妮椛淠芰浚⑶宜吹臏囟纫话愣际址€(wěn)定。水源熱泵機(jī)組工作原理在夏季制冷時(shí)將建筑物的熱量轉(zhuǎn)移到水源中，由于水源溫度低，所以可以高效地帶走熱量。熱泵從這些熱源吸收的熱量屬于可再生的能源，而且擁有較高的能量利用率。

不同熱量提供方式的能量利用率

該項(xiàng)目采用污水源熱泵技術(shù)，污水源熱泵系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：

①系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

城市污水作為一種低溫?zé)嵩?，具有一年四季水量相?duì)穩(wěn)定、水溫變化較小、熱能儲(chǔ)存量大，易于通過(guò)市政管網(wǎng)收集的特點(diǎn)，適宜作為水源熱泵的低位熱源。污水源熱泵是城市污水資源化熱能利用的主要方向。污水排熱量穩(wěn)定，目前我國(guó)各大中城市污水排熱量約占可利用排熱量的10%～16%。隨著居民生活水平提高，用水定額和用水標(biāo)準(zhǔn)的提高，特別是生活熱水供應(yīng)的普及，城市污水排熱量均會(huì)有一個(gè)較大的增加。

②系統(tǒng)的節(jié)能效果。采用城市污水熱能利用系統(tǒng)，可以代替一部分高位能源的使用，提高城市能量的有效利用；據(jù)國(guó)外資料介紹，以處理水（中水）為熱源時(shí)，可節(jié)能40%～44%；以未處理水（原生態(tài)污水）為熱源時(shí)，可節(jié)能30%。

③對(duì)城市經(jīng)濟(jì)效果。

采用城市污水熱能利用系統(tǒng)，可以將熱源設(shè)備按區(qū)域加以設(shè)置，從而減輕集中鍋爐供熱的壓力，減少設(shè)備和區(qū)域管網(wǎng)的投資費(fèi)用。同時(shí)，污水熱能可以回收污水處理的部分費(fèi)用，降低污水處理成本。

④對(duì)城市環(huán)保效果。

采用城市污水熱能利用系統(tǒng)，可以減少煤炭等的消耗，從而相應(yīng)降低CO2、NOx、SOx及粉塵的排放量。據(jù)有關(guān)資料介紹，采用水源熱泵，CO2的排放量可減少40%～51%，NOx的排放量可減少36%～49%。此外，采用水源熱泵無(wú)需空冷冷凝器或冷卻塔，有效地降低了城市的熱污染。

（2）水蓄冷技術(shù)。

近幾年，國(guó)內(nèi)蓄冷技術(shù)得到了迅猛發(fā)展，100多個(gè)水蓄冷和冰蓄冷空調(diào)工程投入了使用，對(duì)改善和緩解電力供需矛盾，平抑電網(wǎng)峰谷差起到了積極作用，取得了很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，備受業(yè)內(nèi)人士和電力公司的矚目。

蓄能空調(diào)分為水蓄能和冰蓄能兩種。水蓄能空調(diào)主機(jī)蓄能時(shí)效率較高，蓄能水池初投資較少，但水蓄能系統(tǒng)的能量密度較少，需要體積龐大的蓄能水池。冰蓄能空調(diào)系統(tǒng)主機(jī)蓄能時(shí)效率較低，初投資較大，但冰蓄能系統(tǒng)能量密度較高，所需空間較少。

經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)綜合對(duì)比分析，結(jié)合該公司多年的項(xiàng)目施工經(jīng)驗(yàn)，工程擬采用水蓄能空調(diào)系統(tǒng)，采用部分蓄能形式。

水蓄冷是空調(diào)蓄冷的重要方式之一，利用水的顯熱儲(chǔ)存冷量。水蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)是用水為介質(zhì)，將夜間電網(wǎng)多余的谷段電力（低電價(jià)時(shí)）與水的顯熱相結(jié)合來(lái)蓄冷，以低溫冷凍水形式儲(chǔ)存冷量，并在用電高峰時(shí)段（高電價(jià)時(shí)）使用儲(chǔ)存的低溫冷凍水來(lái)作為冷源的空調(diào)系統(tǒng)。

冷量?jī)?chǔ)存的類型有溫度分層型、多水池型、隔膜型或迷宮與多水池折流型等。實(shí)踐證明，相對(duì)其他類型，溫度分層型（垂直流向型）最簡(jiǎn)單有效。

溫度分層型水蓄冷是利用水在不同溫度時(shí)密度不同這一物理特性，依靠密度差使溫水和冷水之間保持分隔，避免冷水和溫水混合造成冷量損失。

水在4℃左右時(shí)的密度最大，隨著水溫的升高密度逐漸減小，利用水的這一物理特性，使溫度低的水儲(chǔ)存于池的下部，溫度高的水位于儲(chǔ)存于池的上部。

設(shè)計(jì)良好的溫度分層型水蓄冷池在上部溫水區(qū)與下部冷水區(qū)之間形成一個(gè)熱質(zhì)交換層。一個(gè)穩(wěn)定而厚度小的熱質(zhì)交換層是提高蓄冷效率的關(guān)鍵。為了在蓄水池內(nèi)垂直方向的橫斷面上，使水流以重力流或活塞流平穩(wěn)地在整個(gè)斷面上均勻地流動(dòng)并平穩(wěn)地導(dǎo)入池內(nèi)（或由池內(nèi)引出），在上部溫水區(qū)與下部冷水區(qū)之間形成并保持一個(gè)有效的、厚度盡可能小的熱質(zhì)交換層，關(guān)鍵是在蓄水池內(nèi)的上下部設(shè)置相同散水器，以確保水流在進(jìn)入蓄水池時(shí)滿足佛雷得（Frande）系數(shù)，使得水流均勻分配且擾動(dòng)最小地進(jìn)入蓄冷池。散水器的設(shè)計(jì)及施工是溫度分層型水蓄冷的關(guān)鍵技術(shù)。

2．節(jié)能改造具體內(nèi)容

該項(xiàng)目淘汰冷水機(jī)組和電鍋爐，新增水源熱泵主機(jī)，并建設(shè)蓄能水池，利用附近太湖新城污水處理廠排放的中水作為系統(tǒng)的冷熱源，利用水源熱泵技術(shù)和水蓄能技術(shù)為末端用戶夏季供冷、冬季供熱。3．項(xiàng)目實(shí)施情況

該項(xiàng)目規(guī)劃總建筑面積約400萬(wàn)平方米，其中包括B地塊109.1萬(wàn)平方米、C地塊（部分）50.7萬(wàn)平方米、F地塊147.1萬(wàn)平方米、G地塊79.9萬(wàn)平方米，從能源規(guī)劃及運(yùn)行管理的角度出發(fā)，利用水源熱泵，并結(jié)合蓄冷/蓄熱技術(shù)實(shí)現(xiàn)區(qū)域供冷供熱。

截至2009年底，該項(xiàng)目已經(jīng)完成初期籌備工作。2010年率先開(kāi)工建設(shè)太科園G區(qū)能源站，G區(qū)能源站已于6月具備供能條件，形成首期約30萬(wàn)平方米供能能力。2012年完成B、G區(qū)能源站一期的建設(shè)，2013年實(shí)現(xiàn)供能面積約50萬(wàn)平方米。2014年計(jì)劃完成C區(qū)能源站一期的建設(shè)并實(shí)現(xiàn)約20萬(wàn)平方米的供能面積。

四、項(xiàng)目年節(jié)能量及節(jié)能效益

1．年節(jié)能量

（1）改造后系統(tǒng)（設(shè)備）用能情況及主要參數(shù)。

項(xiàng)目使用能源都為電能，具體設(shè)備參數(shù)如下：

B區(qū)主機(jī)運(yùn)行參數(shù)：

①離心式水源熱泵上游機(jī)（1臺(tái)）。

夏季制冷工況參數(shù)：

冷凝器側(cè)進(jìn)出口溫度：28℃/35℃；

蒸發(fā)器側(cè)進(jìn)出水溫度：13℃/5℃；

制冷量：7825 kW　輸入功率：1374 kW。夏季蓄冷工況參數(shù)：

冷凝器側(cè)進(jìn)出口溫度：28℃/35℃；

蒸發(fā)器側(cè)進(jìn)出水溫度：12℃/4℃；

制冷量：7421 kW　輸入功率：1327 kW。

冬季制熱參數(shù)：

蒸發(fā)器側(cè)進(jìn)出口溫度：12℃/4℃；

冷凝器側(cè)進(jìn)出水溫度：26℃/33℃；

制熱量：9168 kW　輸入功率：1344 kW。

②離心式水源熱泵下游機(jī)（1臺(tái)）。

夏季制冷工況參數(shù)：

冷凝器側(cè)進(jìn)出口溫度：28℃/35℃；

蒸發(fā)器側(cè)進(jìn)出水溫度：13℃/5℃；

制冷量：5932 kW　輸入功率：1001 kW。

夏季蓄冷工況參數(shù)：

冷凝器側(cè)進(jìn)出口溫度：28℃/35℃；

蒸發(fā)器側(cè)進(jìn)出水溫度：12℃/4℃；

制冷量：5537.5 kW　輸入功率：953.3 kW。

冬季制熱參數(shù)：

蒸發(fā)器側(cè)進(jìn)出口溫度：33℃/26℃；

冷凝器側(cè)進(jìn)出水溫度：40℃/50℃；

制熱量：10585 kW　輸入功率：1368 kW。

冬季蓄熱參數(shù)：

蒸發(fā)器側(cè)進(jìn)出口溫度：33℃/26℃；

冷凝器側(cè)進(jìn)出水溫度：45℃/57℃；

制熱量：10080 kW　輸入功率：1497 kW。

③離心式水源熱泵（6臺(tái)）。夏季制冷工況參數(shù)：

冷凝器側(cè)進(jìn)出口溫度：28℃/35℃；

蒸發(fā)器側(cè)進(jìn)出水溫度：13℃/5℃；

制冷量：6000 kW　輸入功率：1200 kW。

冬季制熱參數(shù)：

蒸發(fā)器側(cè)進(jìn)出口溫度：12℃/4℃；

冷凝器側(cè)進(jìn)出水溫度：40℃/45℃；

制熱量：6370 kW　輸入功率：1300 kW。

G區(qū)主機(jī)運(yùn)行參數(shù)和選擇：①離心式水源熱泵。

夏季供冷工況參數(shù)：

蒸發(fā)器側(cè)進(jìn)出口溫度：13℃/5℃；

冷凝器側(cè)進(jìn)出水溫度：28℃/36℃；

制冷量：6000 kW　輸入功率：1200kW。

冬季制熱工況：

蒸發(fā)器側(cè)進(jìn)出口溫度：13℃/5℃；

冷凝器側(cè)進(jìn)出水溫度：45℃/40℃；

制冷量：6370 kW　輸入功率：1309 kW。

②離心式水源熱泵上游機(jī)。

夏季供冷工況參數(shù)：

蒸發(fā)器側(cè)進(jìn)出口溫度：9℃/5℃；

冷凝器側(cè)進(jìn)出水溫度：28℃/32℃；

制冷量：5900 kW　輸入功率：1220kW。

夏季蓄冷工況參數(shù)：

蒸發(fā)器側(cè)進(jìn)出口溫度：7℃/3℃；

冷凝器側(cè)進(jìn)出水溫度：28℃/32℃；

制冷量：5550 kW　輸入功率：1140 kW。冬季供熱工況：

蒸發(fā)器側(cè)進(jìn)出口溫度：13℃/9℃；

冷凝器側(cè)進(jìn)出水溫度：48℃/44℃；

制冷量：7056 kW　輸入功率：1436 kW。

③離心式水源熱泵下游機(jī)。

夏季供冷工況參數(shù)：

蒸發(fā)器側(cè)進(jìn)出口溫度：13℃/9℃；

冷凝器側(cè)進(jìn)出水溫度：32℃/36℃；

制冷量：6000 kW　輸入功率：1200kW。

夏季蓄冷工況參數(shù)：

蒸發(fā)器側(cè)進(jìn)出口溫度：11℃/7℃；

冷凝器側(cè)進(jìn)出水溫度：32℃/36℃；

制冷量：5550 kW　輸入功率：1140 kW。

冬季供熱工況：

蒸發(fā)器側(cè)進(jìn)出口溫度：9℃/5℃；

冷凝器側(cè)進(jìn)出水溫度：44℃/40℃；

制冷量：6370 kW　輸入功率：1309 kW。

（2）節(jié)能量計(jì)算方法。

將新能源空調(diào)系統(tǒng)（水源熱泵）的年耗電量與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)（冷水機(jī)組+電鍋爐）的年耗電量比較。

（3）項(xiàng)目年節(jié)能量。

該項(xiàng)目一期工程總冷負(fù)荷51.6MW，總熱負(fù)荷為34.9MW。夏季每日8小時(shí)計(jì)，運(yùn)行天數(shù)為165天；冬季每日運(yùn)行8小時(shí)，運(yùn)行天數(shù)為105天。夏季供冷系統(tǒng)能效比為4.5，冬季供熱系統(tǒng)能效比為4.0。傳統(tǒng)空調(diào)供熱系統(tǒng)制熱效率為0.9，供冷系統(tǒng)制冷效率為3.0。

采用新能源系統(tǒng)的年耗電量W1為：

W1=（ ）×1000=2.2465×107kW·h

采用傳統(tǒng)能源系統(tǒng)的年耗電量W2為：

W2=（ ）×1000=5.5277×107kW·h

年節(jié)電量△W為：

△W年=5.5277×107-2.2465×107=3.28×107kW·h

從上面的分析計(jì)算可知，采用新能源系統(tǒng)后，每年可節(jié)電3.28×107kW·h。

新能源系統(tǒng)比傳統(tǒng)能源系統(tǒng)年均節(jié)電量可達(dá)3.28×107kW·h。我國(guó)目前運(yùn)行的發(fā)電廠平均發(fā)電1kW·h需要標(biāo)準(zhǔn)煤330克，因此折合成標(biāo)準(zhǔn)煤為3.28×107×330=1.08萬(wàn)噸。

2．年節(jié)能效益

新能源空調(diào)系統(tǒng)按照平均電價(jià)0.55元/千瓦時(shí)運(yùn)行（含低谷電），傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)按照商業(yè)電價(jià)1.0元/千瓦時(shí)運(yùn)行。

采用新能源系統(tǒng)的年耗電量W1=2.2465×107kW·h；

則F1=2.2465×107×0.55=1236萬(wàn)元。

采用傳統(tǒng)能源系統(tǒng)的年耗電量W2=5.5277×107kW·h；

則F2=5.5277×107×1.0=5528萬(wàn)元。

年節(jié)能效益△F年為：

△F年=5528-1236=4292萬(wàn)元。

五、商業(yè)模式

該項(xiàng)目商業(yè)模式采用能源費(fèi)用托管型，由節(jié)能服務(wù)公司提供資金、技術(shù)及運(yùn)營(yíng)管理服務(wù)，通過(guò)向業(yè)主收取能源費(fèi)用的方式來(lái)收回投資并獲得合理利潤(rùn)。同時(shí)該項(xiàng)目通過(guò)提高能源效率、降低能源費(fèi)用獲益，為業(yè)主減少能源方面的支出。

六、融資渠道

該項(xiàng)目總投資21412.86萬(wàn)元，為節(jié)能服務(wù)公司自有資金。