地熱水源豐富型園區依靠其資源特性多發展旅游、商務、居住等功能性產業,形成了以機關、學校、醫院、福利院等公共建筑以及居民建筑為主的建筑格局。從經濟發展來看,此類園區處于城鎮化后期階段,經濟發展潛力大,未來創新型經濟將成為主要發展引擎。從能源消費來看,此類園區能源消費主要集中在建筑領域。同時,隨著未來經濟水平和人民美好生活需求的上升,園區能源需求增長空間大。
在國家綠色發展以及園區高質量發展的背景下,園區應積極采用綠色建筑提高自身綠色發展水平,構建生態宜居宜業的城市環境。地熱水源資源冬季溫度較外界環境溫度略高,夏季較外界環境溫度略低,能夠提供穩定的冷熱源,保障熱泵機組的高效率運行,滿足園區建筑暖通空調低品位能源需求。此外,通過熱泵技術進行采集為建筑物供暖制冷,較常規供暖技術節能50%—60%,運行費用降低約30%—40%。因此,此類園區應充分利用地熱水源資源,匹配建筑暖通空調負荷需求,加快園區清潔化進程。
二、充分挖掘園區地熱水源資源,綜合利用太陽能、空氣能、天然氣等清潔能源,打造園區清潔低碳、安全高效的能源供應系統
地熱水源豐富型園區能源利用應堅持“一能盡用、多能協同”的原則,充分挖掘園區地熱水源資源,綜合利用其它清潔能源協調運行,進而建設綠色低碳、安全高效的園區能源體系。
圍繞“一能盡用”原則,應根據規劃園區地熱水源資源稟賦以及工程經濟性,合理選擇淺層地熱型地源熱泵、地下水源型水源熱泵、地表水源型水源熱泵、污水源型水源熱泵等共四種地熱水源利用技術滿足園區基本暖通空調負荷需求對于水源熱泵,還需考慮水質情況,適應性選擇直接利用系統或間接利用系統。
圍繞“多能協同”原則,應考慮園區暖通空調負荷的調峰需求,根據安全可靠、經濟低碳原則,合理選擇太陽能集熱器+空氣源熱泵,冷水機組+冷卻塔,燃氣鍋爐、電鍋爐等供能技術,搭配地熱水源熱泵系統,滿足園區暖通空調負荷系統。
除此之外,還應充分利用蓄熱蓄冷技術,實現園區暖通空調峰荷的時空轉移,盡量減少調峰設備的配置。常見的適用于園區的蓄熱蓄冷技術是水蓄熱和水蓄冷技術。當園區調峰資源品位較高時,也可選擇相變蓄熱、固體蓄熱和熔鹽蓄熱等技術。
杭州奧體中心主體育場區面積115608平方米(其中空調面積29521平方米),其空調冷熱源采用江水源熱泵系統。江水源熱泵系統承擔體育場全部空調冷熱負荷,制冷供熱機房內設置3臺江水源熱泵機組:制冷量1522kW(433RT),制熱量1130kW。杭州奧體中心主體育場夏季供冷采用“江水源熱泵”,冬季供熱采用“江水源熱泵+燃氣鍋爐輔助供熱的節能技術”。通過江水源熱泵的合理利用,大幅降低了冷卻塔的使用量,緩解了城市局部區域的“熱島”效應,避免或減少溫室氣體的排放。
三、地熱水源開發應以經濟性為目的,宜集中則集中、宜分散則分散,打造符合園區特性的綜合能源系統
地熱水源的開發應綜合考慮供能區域負荷密度等特性,以經濟性為目的,合理選擇集中和分散供能模式:
高密度商務型社區主要用能主體是辦公、酒店、商場等企業機構,呈現出高建筑密度、高負荷密度和高容積率的“三高”特點。這類社區建筑特別適合采用集中式的冷熱系統,通過功能混合實現負荷平準化,降低社區尖峰負荷的能源需求,減小設備容量與投資。
以創新產業、休閑生活等為主的低密度商務型社區容積率低、綠化率高的商務園區適合采用分布式的冷熱系統,同時通過被動式技術降低建筑能耗,利用地熱水源等可再生能源可以實現超低能耗或近零能耗社區的建設。
四、打造園區智慧能源管控平臺,優化園區地熱水源資源與其它資源協同運行,挖掘園區需求側響應等增值服務模式
地熱水源豐富型園區同時配備有燃氣鍋爐、電鍋爐、電制冷機等輔助能源設備,園區能源供應系統復雜且相互耦合。因此,此類園區十分有必要結合5G、物聯網、人工智能、云計算等新興技術,建立智慧能源管控平臺,優化園區能源系統運行,提高能源利用效率,實現綠色低碳、安全高效的能源使用目的。同時,通過智慧能源管控平臺還可以挖掘園區綜合能源增值服務,實現園區需求側響應、故障診斷、節能服務、分布式能源交易等模式發展。
總之,地熱水源豐富型園區應充分利用地熱水源資源,綜合太陽能等可再生能源,打造集中或分散的園區能源系統。同時搭建智慧能源管控平臺,優化園區能源系統運行特性,挖掘園區綜合能源增值服務,實現園區清潔化發展。(作者陳杰軍)