江水源區域能源系統節能效益研究——以重慶江北嘴CBD二號能源站為例

□文/鄭曉云 何 滔

（重慶大學建設管理與房地產學院 重慶）

一、引言

中國是一個能源消費大國，2011年全年能源耗費總量34.8億噸標準煤。經濟的持續增長將加大中國對能源的需求，其中建筑業的能耗量巨大。根據國際能源署發布的報告《世界能源展望2011》，中國建筑業的能耗占終端能源消費總量的比例約為30%，約合10.4億噸標準煤。中國每年新增建筑面積近20億平方米，預計到2020年將達到680億平方米，未來建筑業能耗量巨大。如果建筑在使用過程中能夠降低能耗50%，那全社會終端能耗減少的比例約為15%。由此可見，建筑業的節能潛力是非常大的。

二、江水源區域能源系統

所謂江水源區域能源系統，就是如同供電、供水一樣，利用蘊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的方式獲取建筑所需的冷熱能，再通過區域管網輸送給各用戶使用的能源利用系統。這種系統目前已成為現代化城鎮的重要基礎設施之一，是城鎮公共事業的重要組成部分。更為重要的是，該系統能通過少量高位能的輸入獲取自然界蘊藏的豐富低位能用于空調系統，從而減少能耗。

實現集中供能是城市能源建設的一項基礎設施，是城市現代化的一個重要標志，也是國家能源合理分配和利用的一項重要措施。

三、江北嘴CBD及2號能源站

江北嘴中央商務區是重慶市中央商務區著力打造的“兩點一線”中最亮麗的一點。規劃中的江北嘴CBD建設總面積為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。規劃設計中分為A、B、C三塊區，A區主要為商業用地，B、C區為商業、娛樂、旅游綜合用地。2號能源站為CBD區域內的B區和部分A區的建筑供能。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，制冷機組及熱泵機組均采用江水作為冷卻水。供熱方式采用江水源熱泵形式，熱泵機組裝機容量的選取以滿足冬季供暖需求為準。

四、負荷計算

（一）計算方法。按照控制性規劃中對各地塊單體建筑的使用功能分類，利用HDY-SMAD暖通空調負荷計算及分析軟件V2.1模擬計算出各典型單體建筑的負荷指標，利用得到的負荷指標及同時使用系數這兩個重要數據，測算區域典型建筑的冷熱負荷，計算公式為：

其中：P-總負荷；Mi-建筑面積；Qi-單位負荷指標；λi-同時使用系數。

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

根據設計經驗及統計數據，確定三種典型建筑的同時使用系數分別為：辦公70%，商業50%，酒店55%。

（二）計算結果。按照該公式及各參數值，計算出2號能源站的冷負荷和熱負荷分別為93409KW和32281KW。

五、節能估算

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

在區域系統和傳統系統下，各類建筑的負荷分配情況如表1。（表1）

在此基礎上再分別計算三種建筑類型的耗電量，然后三個結果相加，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-各制冷負荷分區的時間長度；P1-各負荷分區的制冷運行負荷；T2-各制熱負荷分區的時間長度；P2-各負荷分區的制熱運行負荷。

根據以上計算公式，計算結果為：

a、辦公建筑在區域能源系統下的全年耗電量為5305萬千瓦時，在傳統能源系統下為7451萬千瓦時；

b、酒店建筑在區域能源系統下的全年耗電量為2919萬千瓦時，在傳統能源系統下為4195萬千瓦時；

c、商業建筑在區域能源系統下的全年耗電量為1299萬千瓦時，在傳統能源系統下為1747萬千瓦時。

因此，辦公建筑每年可節約用電2146萬千瓦時，酒店建筑可每年節約用電1864萬千瓦時；商業建筑每年可節約用電849萬千瓦時，共計每年可以少消耗電能4859萬千瓦時。

六、結論

綜上所述，江水源區域能源系統有兩個優勢，一方面這種系統所需要的設備裝機容量比傳統區域能源系統要小很多，在經濟上節約了成本；另一方面整個系統在使用過程當中減少了能源（主要是電能）的消耗。另外，由于冷卻塔、鍋爐的棄用，節約了商業區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，降低了環境污染，充分達到了節能減排的效果，具有很大的經濟社會效益。

表1 用地類型負荷分配表

[1]中國國家統計局.2011年國民經濟和社會發展統計公報[R].2011.2.

[2]國際能源署.世界能源展望2011[R].2010.11.17.

[3]涂逢祥.建筑節能大發展千載難逢的機遇[J].保溫材料與節能技術，2004.1.

[4]王朝勇，余沛.現代住宅建筑節能技術趨勢探討 [J].荊楚理工學院學報，2010.11.