夏热冬冷地区清洁供暖技术路线的探讨

张志刚

(呼和浩特富泰热力股份有限公司，内蒙古呼和浩特010020)

1 概述

我国主要城市建筑热工设计分区分为严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区和温和地区。其中，夏热冬冷地区是指长江中下游及其周围地区，该地区的范围大致为陇海线以南，南岭以北，四川盆地以东，包括上海、重庆二直辖市，湖北、湖南、江西、安徽、浙江五省全部，四川、贵州二省东半部，江苏、河南二省南半部，福建省北半部，陕西、甘肃二省南端，广东、广西二省区北端，涉及16个省、市、自治区。该地区面积约180×104km2，人口5.5×108人左右，国内生产总值约占全国的48%，是一个人口密集、经济发达的地区。

20 世纪50 年代，以最冷月(1 月)平均气温0 ℃为分界线，即秦岭—淮河线，该线以北地区城镇实行集中供暖机制，农村采用户式供暖。该线以南则不进行集中供暖。改革开放以来，随着我国经济的高速增长，该地区的城镇居民供暖的呼声越来越高。与北方相比，更短的冬季供暖时间是制约集中供暖的要素，因此，根据夏热冬冷地区的气候特点，将供暖和供冷联合向区域供应成为该地区集中供暖推动的可行方式。本文通过在夏热冬冷地区的具体项目——合肥滨湖新区核心区区域能源项目的设计，阐述在该地区实施清洁供暖的可行性。

2 我国能源发展战略

我国集中供暖区域占国土面积的70%左右，城市集中供暖面积及供暖管网长度逐年增高，农村地区供暖需求与供暖能耗更是快速增长。《能源发展战略行动计划(2014—2020年)》指出，要以开源、节流、减排为重点，确保能源安全供应，转变能源发展方式，调整优化能源结构，创新能源体制机制，着力提高能源效率，严格控制能源消费过快增长，着力发展清洁能源，推进能源绿色发展，着力推动科技进步，切实提高能源产业核心竞争力，打造中国能源升级版，为实现中华民族伟大复兴的中国梦提供安全可靠的能源保障。坚持节约、清洁、安全的战略方针，加快构建清洁、高效、安全、可持续的现代能源体系。实施绿色低碳战略，推进能源消费革命。积极发展天然气、核电、可再生能源等清洁能源，降低煤炭消费比重，推动能源结构持续优化。

3 夏热冬冷地区清洁供暖途径及技术

以“以电为主，宜电则电；以气为辅，宜气则气，大力推进清洁能源供暖”为宗旨，建设清洁供暖体系。

① 太阳能供暖

在建筑物屋顶设置平板式太阳能集热板，吸收太阳能后形成闭式循环，由循环水泵提供循环动力。太阳能供暖可作为集中供暖的补充热源。例如，供暖面积500 m2，需集热板160 m2，占地160 m2，太阳能供暖系统折合单位建筑面积造价约450元/m2。

② 风电供暖

利用风力发电作为能源，采用电蓄能锅炉为热源进行供暖。

③ 地热供暖

地热资源是一种高效、节能、环保的可再生能源资源。地热尾水应梯级利用，尽量降低地热尾水回灌温度。地热资源梯级利用后，热利用率可达90%以上。

4.2.3 光线过于强烈或太暗 解决办法：光线过于强烈，视野物像被“曝光”呈白色，适当降低光线强度，物像就会慢慢呈现出来。反之，用暗视野观察物像时，注意避免物像被黑暗掩盖。

④ 污水源热泵

将污水低位热能通过热泵转移到热用户。城市污水是一种较好的低温热源。污水夏季温度低于室外温度，冬季高于室外温度，整个供暖期和供冷期，水温波动不大。一般冬季水温不低于10 ℃，夏季不超过30 ℃。原生污水中含有大量的热能。城市社区产生的废热的40%在污水中。

⑤ 生物质供暖

将农林废物粉碎、混合、挤压、烘干等，制成各种成型(如块状、颗粒状等)的可直接燃烧的新型清洁燃料，将其燃烧放出的热量用于发电、供暖。

⑥ 核能供暖

核能是一种清洁、高效、优质的现代能源，对核能的利用不但可以节省化石能源消耗，同时还可以减少燃烧化石能源所产生的各类有害物质。核能常应用于核电站、低温核供热站、海水淡化等。低温核供热站是利用低温核反应堆替代传统燃煤、燃气等燃料的供热设施，由清华大学核能技术研究所设计实施，它是继核电站之后又一和平利用原子能的成果，它的经济效益表现在低温核供热站系统简单，单位功率投资比核电站低很多，与燃煤热源相比投资相对较高，但核燃料成本比煤低得多，同时不排出灰渣、烟尘、SO2、NOx等有害物质，对于1 000×104m2的供热面积，每年可减少燃煤消耗30×104～50×104t，SO2排放量减少0.6×104t，烟尘排放量减少0.2×104t，NOx排放量减少2.7×104t，而核燃料消耗不足1.5×104t，经济效益和环境效益显著。

⑦ 燃气供暖

冷热电三联供：以燃气作为一次能源同时生产电力、热能和冷能。以独(多)栋建筑且有冷、热负荷需求的公共建筑为对象，建立集中能源站，实现能源按品位梯级利用。冬季利用发电余热为供暖提供热源；夏季则把发电余热转换为冷能，作为空调冷源。三联供系统适用项目为：有冷热负荷需求的用户及电力接入困难的用户或需要备用发电机的用户。

分散燃气供暖：指对单体建筑物采用燃气供暖热水炉或燃气直燃机等方式供暖、供冷。供暖热水炉因其安装调节方式灵活，适用于低密度住宅别墅区及沿海旅游区供暖。燃气直燃机可用于有冷、热负荷需求的单体公共建筑。分散的供暖、供冷模式可节省管网投资，减少市政设施用地。

4 实际应用项目

4.1 建筑面积及冷热负荷

合肥市滨湖新区核心区占地面积17.8 km2，建筑面积374×104m2，详见表1。

表1 规划建筑面积

考虑建筑个体之间空调使用上存在同时使用系数，根据建筑类型及相关资料，同时使用系数采用0.56。从负荷调查可得知考虑同时使用系数后的建筑总冷、热负荷，夏季峰值负荷为174.9 MW，出现在7月25日前后的26 d之内，冬季峰值负荷为86.6 MW，出现在1月14日前后的13 d之内，夏季峰值负荷为全年峰值负荷。

4.2 全年冷热负荷

① 全年冷负荷

供冷时间根据室外温度确定，室外日平均温度不高于20 ℃，且连续5 d日最高温度不大于25 ℃时，为供冷分界点。合肥供冷时间为159 d，以7月25日为最高负荷日向前后推算，可得部分负荷运行时间及负荷率见表2。供冷期总供冷量为249 490 MW·h。

表2 冷负荷部分负荷运行时间及负荷率

② 全年热负荷

供暖时间根据室外温度确定，室外日平均温度不低于8 ℃，且连续5 d日最低温度不小于5 ℃时，为供热分界点，合肥供暖时间为100 d。以1月14日为最高负荷日向前后推算，部分负荷运行时间及负荷率见表3。供暖期总供热量为108 696 MW·h。

表3 热负荷部分负荷运行时间及负荷率

4.3 冷热源方案

本项目建设区域能源站3座，夏季供冷,冬季供暖。夏季供、回水温度分别为4 ℃、12 ℃，冬季供、

回水温度分别为55 ℃、41 ℃。能源站供冷、供热方案见表4。

表4 能源站工艺方案汇总

区域能源负荷平衡分析见表5，由表5可见，最大供冷能力大于最大冷负荷，最大供热能力大于最大热负荷。

表5 区域能源负荷平衡分析

5 结论

合肥滨湖新区区域供暖供冷项目采用天然气分布式能源、地源热泵、再生水源热泵、冰蓄冷及水蓄能等多种能源形式相结合的复合型能源，天然气分布式能源发电并网不上网，生产出的电力主要用于制冷蓄冰、动力驱动、能源站照明等内部用途。利用复合型能源能够有效保障项目运行的可靠性、安全性和稳定性，确保项目具有可持续发展能力。

项目总投资为93 834.66×104元，主要供暖供冷用户为商业、公共建筑用户。夏热冬冷地区建立区域能源站集中供暖供冷，通过财务分析，本项目增量效应较好，项目运行后有还款能力。项目建成后可以提高城市现代化水平，具有良好的社会效益、环境效益，是国家产业政策重点支持的行业。

夏热冬冷地区利用清洁能源集中供暖，需要政府在政策和经济上给予支持。