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《全国可再生能源供暖典型案例汇编》第三部分
来源:国家能源局 | 作者:综合节电科技服务网 | 发布时间: 2021-12-13 | 295 次浏览 | 分享到:
可再生能源供暖技术是指利用地热能、太阳能、生物质能等可再生能源进行供暖的技术。2021 年国家能源局印发《关于因地制宜做好可再生能源供暖工作的通知》(国能发新能〔2021〕3 号,以下简称《通知》),提出因地制宜推广各类可再生能源供暖技术,积极推广地热能开发利用、合理发展生物质能供暖、继续推进太阳能和风电供暖。



安徽德博永锋生物质气化供 10t/h 锅炉联产炭项目

一、项目基本情况

安徽德博永锋生物质气化供 10t/h 锅炉联产炭项目于 2018 年 9 月开工建设,

2018 年 12 月正式投入生产运营。项目总投资约 2000 万元,年销售收入 2702 万

元,年利润总额 934.8 万元。年消纳农业废弃物(稻壳、秸秆)2.8 万吨,年替

代标煤 1.31 万吨,年减排二氧化碳 3.53 万吨,年供热 7 万吨,年产生物炭 0.84

万吨。锅炉尾气污染物排放浓度能够满足新建天然气锅炉的排放标准,生物炭全

部作为炭产品销售,系统无焦油、污水、灰渣排放。

二、技术路线及工艺流程

综合考虑用户需求、生物质原料(稻壳、秸秆)及其气化特性,设计一套生

物质气化供锅炉联产炭系统。拟采用 2 额定产气量为 3000Nm³/h 的下吸式固定床

气化反应器和 1 台 10t/h 蒸汽锅炉相组合的形式,实现稻壳、秸秆高效转化为热

力和生物炭。

原料由输送系统送入气化反应器中,与炉顶加入的少量空气发生氧化还原反

应,产生的能量保持系统运行在稳定的反应状态,实现生物质高效转化成生物质

燃气和生物炭,生物质燃气经燃气增压风机加压后送入燃烧系统中燃烧,为锅炉

系统提供热源;稻壳、秸秆气化后的生物炭经排炭螺旋输送机排出气化炉,并通

过炭输送系统输送至炭仓库收集、打包。通过合理设计气化反应器炉膛直径、高

度及气化反应器的附属设备,保证炉内优良的气化条件及原料在炉内的停留时间,

实现生物质高效转化。工艺流程简图如图 1 所示。

15

图 1、生物质气化供锅炉联产炭系统工艺流程简图

1、气化反应器本体,2、旋风分离器,3、除尘器,4、锅炉引风机,5、烟

囱,6、炭冷却螺旋输送机,7、星型卸料器,8、燃气增压风机,9、燃气鼓风机,

10、燃气燃烧器,11、锅炉。

三、气化系统工艺参数

序号 项 目 单位

规格/数据

备注

单台炉 两台炉

1 气化反应器型号 DBXG-3000

2 设计原料 稻壳、秸秆

3 设计水分 % 10

4 设计热值 kcal/kg 3280

5 生物质消耗量 kg/h ~2000 ~4000

6 燃气产量 Nm3

/h ~3000 ~6000

7 燃气热值 kcal/Nm3

900~1100

8 燃气出口温度 ℃ 400~450

9 生物炭产量 kg/h ~600 ~1200


3

10

燃气

4

9

5

6 7 8 11

1 2

16

四、锅炉系统工艺参数

序号 项 目 单位 规 格/数 据 备注

1 锅炉额定蒸发量 t/h 10

2 蒸汽压力 MPa 1.25

3 蒸汽温度 ℃ 190

4 给水温度 ℃ 20

五、主要设备选型

序号 设备名称 规格/型号 单位 数量 备注

一 下吸式气化系统 套 2

1 原料输送系统 套 1

2 气化反应器本体 DBXG-3000 台 2

3 炉顶罩 台 2

4 液压升降拨料器 套 2

5 炉内拨料器 套 2

6 炉排 套 2

7 炉底拨料器 套 2

8 炭冷却螺旋输送机 台 2

9 星型卸料器 台 2

10 旋风分离器 台 2

11 燃气增压风机 台 2

12 耐火材料 套 2

13 保温材料 套 2

14 冷却水泵 台 2 1 用 1 备

二 炭输送系统 套 2

1 旋风分离器 台 2

2 引风机 台 2

3 脉冲除尘器 台 2

4 星型卸料器 台 2

5 小炭仓 台 2

6 空压机 台 1

17

序号 设备名称 规格/型号 单位 数量 备注

三 燃气燃烧及锅炉系统 套 1

1 锅炉主机 台 1

2 PLC 电控 台 1

3 水泵节电给水泵 台 2

4 节能器 台 1

5 布袋除尘 10t/h 台 1

6 引风机 台 1

7 二次鼓风机 台 1

8 一次阀门 套 1

9 就地仪表 套 1

10 电器监测仪表 套 1

11 燃烧器 套 2

12 燃烧室 套 1

四 仪表、阀门及控制系统 套 2

1 阀门 套 2

2 压力表 套 2

3 温度仪 套 2

4 热电偶 套 2

5 压力变送器 套 2

6 控制系统 套 1

7 监控系统 套 1

五 其它 套 2

1 安装管材及辅材 套 2

2 电线电缆、桥架 套 2

六、生产运行情况

气化反应器内高温工作部件均采用耐高温材料,减少了发生运行故障的可

能性。

本项目采用了生物质气化供锅炉联产炭工艺技术,由于生物质原料中的硫、

18

氮含量均很低,而且稻壳、秸秆中的大部分碳、硫、氮元素保留在生物炭中,生

物质燃气以高温状态直接送入锅炉燃烧系统中燃烧,无废水、废液排放。生物炭

作为产品出售,系统中无固体废弃物排放。

所以本项目技术的经济性、环保性更好,更符合绿色、可持续及循环经济的

要求。

采用生物质气化供锅炉联产炭工艺,实现稻壳、秸秆的高效、无公害及资源

化利用,在为锅炉系统提供热能的同时联产优质生物炭。生物炭可用作钢铁厂的

保温材料或用以生产炭基复合肥。

七、项目经济性

序号 项目 单位 数值 备注

一 基础数据

1 总投资估算 万元 2000

2 年运行时间 h/a 7000

3 锅炉额定蒸发量 t/h 10

二 经营成本估算

1 生物质消耗量 t/h 4.00

2 年生物质消耗量 万 t/a 2.80

3 生物质价格 元/t 450 入炉价格

4 生物质成本费用 万元/a 1260.0

5 水耗 t/h 11

6 年用水量 万 t/a 7.70

7 工业用水价格 元/t 3

8 年水费 万元/a 23.1

9 电耗 kW.h/h 220

10 年用电量 万 kW.h/a 154.00

11 工业用电价格 元/kW.h 0.8

12 年电费 万元/a 123.2

13 劳动定员 人 18

14 人员工资 元/月 6000 估算

15 人员工资费用 万元/a 129.6

16 折旧费 万元/a 126.7 15 年线性折旧

17 设备维修 万元/a 12.7 按折旧费 10%估算

19

序号 项目 单位 数值 备注

18 管理费用 万元/a 27.0 按销售收入 1%估算

19 总经营成本合计 万元/a 1702.3

三 销售收入

1 生物炭产量 t/h 1.20

2 年生物炭产量 万 t/a 0.84

3 生物炭价格 元/t 1300

4 年生物炭销售收入 万元/a 1092.0

5 年供汽量 万 t/a 7.00

6 蒸汽价格 元/t 230

7 年供热收入 万元/a 1610.0

8 年收入合计 万元/a 2702.0

四 利润合计

1 销售税金及附加 万元/a 65.0

2 利润总额 万元/a 934.8

3 所得税 万元/a 233.7

4 税后利润 万元/a 701.1

5 税后投资回收期 年 2.4 不含建设期

八、典型经验和做法

该项目采用合同能源管理的商业模式,由安徽德博永锋新能源有限公司负责

将蒸汽和生物炭产品销售给用户。该项目以生物质资源(稻壳、秸秆)为原料,

采用生物质气化供热联产炭技术,将生物质资源转化为热力和生物炭,不仅解决

了当地农业废弃物就地焚烧带来的环境污染问题,同时为企业提供清洁低价的能

源,降低了企业的生产成本,提高了企业的市场竞争力。与天然气锅炉供热相比,

使用生物质气化供热联产炭技术,按年供热 7 万吨蒸汽计算,每年可为企业节约

供热成本 389.2 万元。

该模式适用于各类能源应用领域,可替代天然气、煤等化石能源。

九、问题和建议

生物质气化供热联产炭项目够替代化石能源进行供热,达到节能减排的目的,

同时副产品生物质炭可用以生产炭基复合肥等产品,从而彻底解决生物质焚烧、

20

生物质粉碎还田带来的诸多问题。希望在项目推进、审批、建设、运营过程中,

政府部门能够在以下方面给予帮助:

(一)政策

专门出台关于生物质气化清洁供热政策,开展生物质气化供热项目试点

工作,将生物质气化供热设备纳入生物质处理农机设备,对项目建设给予资

金和政策支持。

(二)资金

一是纳入政府扶持资金,引导孵化企业规模化(上市)发展;二是在企业融

资上能够帮助提供相关国企平台担保;三是申请生物质等农林废弃物方面专项资

金补贴等予以支持;四是生物质气化关键装置、生物质燃气燃烧关键技术研发过

程给予适当的资金支持。

(三)产品推广

以政府牵头组织开展生物质气化供热项目推介会等加以推广,尤其是向采用

天然气供热、生物质颗粒燃料供热的生产企业和工业园区进行推广。

(四)产学研

一是与省内科研、设计等单位建立密切的合作关系;二是有条件情况下,与

对口专业人才结对,成立德博能源研究所(院、室),共同制订行业国标。三是

搭建优秀的生物质气化专业人才平台。

(五)项目建设

一是项目落地建设过程中希望政府部门在土地、交通运输等方面给予一定优

惠和支持;二是项目运营过程中,按消纳的生物质量给予补贴,同时在生物质收

储运环节给予支持和协调。

(六)合作开发

一是希望政府部门按照省内农林废弃物资源分布状况推荐德博与各级政府

企业合作;二是希望政府引导成立全省范围的收储中心,集中资源开发,从环保

角度消纳农林废弃物,达到社会、经济、环保效益的高度统一。

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淮北矿业集团办公中心地源热泵项目

一、项目基本情况

淮北矿业集团办公中心和配套住宅中央地源空调项目包含三大能源中心,总

建筑面积 48 万平方米,其中办公中心建筑面积 12 万平方米,配套高层住宅建筑

面积 19 万平方米;桓湖花园(南、北区)建筑面积共为 17 万平方米。

办公中心和配套住宅中央空调能源中心采用地源热泵和冰蓄冷耦合系统,桓

湖花园(南、北区)住宅中央空调能源中心采用地源热泵和冷水机耦合系统。夏

季供冷由冰蓄冷系统(或冷水机)和地源热泵机组供应,室内采用风机盘管,冬

季供暖由地源热泵供应,室内采用地板辐射采暖。

二、地源热泵系统方案

地源热泵系统利用地下土壤巨大的蓄热蓄冷能力,冬季地源把热量从地下土

壤中转移到建筑物内,夏季再把地下的冷量转移到建筑物内,一个年度形成一个

冷热循环系统,实现节能减排的功能。

在制冷状态下,地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功,使其进行汽-液转化

的循环。通过蒸发器内冷媒的蒸发将由风机盘管循环所携带的热量吸收至冷媒中,

在冷媒循环同时再通过冷凝器内冷媒的冷凝,由水路循环将冷媒所携带的热量吸

收,最终由水路循环转移至地水、地下水或土壤里。在室内热量不断转移至地下

的过程中,通过风机盘管,以 13℃以下的冷风的形式为房间供冷。

在供暖状态下,压缩机对冷媒做功,并通过换向阀将冷媒流动方向换向。由

地下的水路循环吸收地表水、地下水或土壤里的热量,通过冷凝器内冷媒的蒸发,

将水路循环中的热量吸收至冷媒中,在冷媒循环的同时再通过蒸发器内冷媒的冷

凝,由风机盘管循环将冷媒所携带的热量吸收。在地下的热量不断转移至室内的

过程中,以 35℃以上热风的形式向室内供暖。

三、地源热泵设备选型

办公中心采用特灵牌双工况离心式冷水机组、低区离心式地源热泵机组;住

宅区域采用特灵牌高区离心式地源热泵机组;桓湖花园采用特灵牌螺杆式地源热

泵机组、螺杆式冷水机组。

22

四、生产运行情况

按照淮北的天气变化情况,确定运行时间为 7 个月,供暖时间 4 个月(11

月 15 日到次年 3 月 15 日)、制冷时间 3 个月(6 月 15 日到次年 9 月 15 日)。自

2015 年投入运行以来,冬季供暖、夏季制冷运行效果良好。地温保持稳定,温

度为:冬季 4℃~9℃,夏季 21℃~30℃。空调侧出水温度:冬季 38℃~40℃,

夏季 9℃~13℃,即可满足空调需求。至今未出现系统性问题。

五、建设运营模式

本项目为淮北矿业集团自主投资建设,总体投资 1.2 亿元。自主物业公司管

理运营,办公中心与小区根据能量计量分开计费,设置客服中心、运行和维修中

心,负责收费、运行、维护及维修管理工作。

六、项目效益

本项目经济效益明显,社会效益显著,做到了有效节约资源,降低污染排放,

保护环境。在同等建筑面积下,与锅炉供暖+普通空调供冷比较,年节约费用 667

万元左右。每年减少二氧化碳排放 24595.94 吨、减少二氧化硫排放 162.79 吨、

减少氮氧化物排放 153.91 吨、减少烟尘排放 94.71 吨。

七、典型经验和做法

运行过程中将原本三个控制室,通过信息化技术将三个系统综合到一个控制

室,实现了“一站点“远程集中控制,减员节支。以物联网技术改造入户收费计

量系统,实现信息化能耗数据监测和收费管理。开发云平台,针对数据进行存储

统计、综合分析,提高运行效率,提升管理水平。日常维护是保证系统安全、稳

定运行的基础,重视维护工作是管理的关键。本系统工程可适用于空调、热水供

应等能源应用,绿色节能。

八、问题和建议

存在的问题:夏天、冬季冷热量需求不平衡,可能会导致地温持续上升

和下降,密切关注地温变化,注意冬夏季冷热量调节或采用补热方式,尽可

能保持平衡。

建议:目前只有居民集中应用才能享受每度电 0.056 元的优惠政策,不利于推

广应用。建议对工业、商用集中冷暖供应均给予电价优惠,刺激工商业的投入应用。

23

2.2 北京市

北苑家园地热供暖项目

一、项目基本情况

该项目是北京市最大的区域供暖项目,实现地热供暖面积 40 万平方米,供

生活热水面积为 50 万平方米。实现了地热水的梯级利用,结合水源热泵系统,

满足了小区内的冬季供暖、夏季制冷负荷,同时提供温泉洗浴热水。作为该地区

最大的地热—热泵项目,不仅有力地证明了此系统的可行性,还为奥运公园开发

利用地热资源提供了很好的依据。

北苑家园深层地热井供暖供生活热水项目,在北苑家园钻凿 3 眼地热井,1

抽 1 灌 1 备,单井深 3400m,单井出水量约 150m3

/h,出水温度 68℃左右,设计

回灌温度 18℃。小区采暖系统根据系统压力和形式分为三个系统,即住宅高环、

住宅低环及配套用房的散热器采暖系统。小区采暖总负荷 23464kW,其中住宅高

环系统 8000kW 、低环系统 14000kW ,散热器系统 3000kW。住宅地板采暖供回

水温度 50/40℃,散热器采暖系统供回水温度 60/40℃。由于现有地热水供热量

有限,不足部分由北苑小区集中燃气锅炉房供热系统补充加热,即调峰。各热源

分配比例见表 3-1。热源系统见图 3-1。

表 3-1 各热源分配比例表

供/回水

温度

(℃)

设计负荷

(kW)

地热出力

(kW)

热泵出力

(kW)

调峰锅炉

(kW)

设计供热量

(kW)

裙房 60/50 2572 1044 —— 1956 3000

高区 50/40 7403 2958 —— 5042 8000

低区 50/40 13489 —— 5992 8008 14000

总计 —— 23464 4002 5992 15006 25000

各热源比例 —— —— 16% 24% 60% ——

24

图 3-1 系统设计简图

二、典型经验和做法

(一)地下水(或土壤)源地源热泵系统

该项目实现了地热水的梯级利用,结合水源热泵系统,满足了小区内的冬季

供暖、夏季制冷负荷,同时提供温泉洗浴热水。

高区

1675KW

(板换 1)

2649KW

(板换 2)

2174KW

(调峰)

总计

6.5MW

低区

6000KW

(热泵)

3500KW

(调峰)

总计

9.5MW

72 ℃ ,

120t/h

41℃

1

2

3

4

5

28

45℃

20

37℃

45℃

37℃

15

2’

41℃ 1#离心

机组

15

2#离心

机组

8

3#离心

机组

29℃

19℃

23℃

10℃

M

M

M

M

25

(二)地源热泵运行稳定性

深层水源热泵系统充分利用了深层水资源蕴含的能量,首先通过板式换

热器对高温水资源的温度进行梯级利用,水温降低后用电能控制换热系统,

从水温中提取能量,其电能只是控制驱动能,而不是主要来源能,因此节能

了电能。通常水源热泵消耗 1kW 的能量,用户可以得到 4kW 以上的热能或冷

量。另外,水温度较恒定的特性,使得热能机组运行更可靠、稳定,也保证

了系统的高效性和经济性。

(三)开发利用的社会、经济、环境效益分析

众所周知,能源问题逐渐成为限制一个国家发展的重要因素,因此合理利用

能源、节约能源显得尤为重要。城市作为一个经济文化交流的中心,人口密集、

工业集中、能源需求量大,城市勿扰越来越严重。为保护城市环境,必须提出使

用清洁能源,限制使用高硫煤等污染型能源。地热作为一只清洁能源,不仅无污

染,热水中还含有多种对人体有益的矿物元素,普遍受到人们的欢迎。北苑家园

地热项目的实施,其意义重大。

(四)地质环境保护的主要措施及其有效性

北苑家园地热供暖项目的实施在供暖技术上是一种创新。北苑家园地热供暖

采用热泵技术,提高地热能的利用率,增大供暖面积,同时采用回灌技术,对地

热资源起到了积极的保护作用。

(五)动态监测网建设及监测工作

2007 年,北京市地质勘察技术院承担了北京平原区监测站网建设及环境影

响评估项目,完成了“2 站+20 个点”的浅层地温能资源开发利用监测网络建设,

首次采用 GPRS 无线远程传输系统和网络化管理的方法,建立了地下水地源热泵

系统监测站 1 处、地埋管地源热泵系统监测站 1 处以及 20 个地源热泵系统监测

点,实现了现场数据的远程传输,系统运行各项数据的实时监控,并取得了部分

监测数据。2010 年,依托北京市浅层地温能调查评价政府采购项目,在原有监

测站点的基础上又增加了 20 个监测点,初步建成了“2 站+40 个点”的北京市平

原区浅层地温能资源开发利用监测网。安装了温度传感器、数据采集仪及 GPRS

远程数据传输系统,建立了地温场监测及采集系统,不仅对 140m 深度范围内的

地层温度进行监测,而且对浅部(0~30m)的地层温度同时进行监测,为研究浅

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表层地温的分布范围提供实测数据。同时,通过中心站监测系统基本的运行

状态,随着各个系统的运行,开展热泵系统运转的能效、水位、水质等监测,

评估浅层地温能资源的开发利用对地质环境的影响,积累了大量工作经验,

也为浅层地温能资源的进一步开发利用提供可靠的实验依据。监测工作具体

实施分为:信息及技术调研→数据中心维护→监测点维护→网络维护几部分,

保证监测系统良好运行。

(六)数据中心维护

硬件维护:对数据中心服务器、VPN 服务器、数据接收模块等进行定期除尘、

除潮,检查服务器指示灯、风扇、显示器等运转情况,检查线路连接情况,对出

现松动的接口进行紧固连接。

软件维护:软件维护主要是定期检查监控程序软件运行情况,确保没有受到

病毒、人为误操作等的影响而出现运行异常。

数据维护:技术人员按周对数据中心监测数据上传情况进行检查,对出现异

常的站点及时进行故障排查。首先检查网络连接情况,第二检查程序运行情况,

第三检查硬件运转情况,第四进行监测站点现场故障排查。按月将监测数据分阶

段下载导出。

(七)监测点维护

巡视检查:年度内对每个监测站点进行巡视检查,主要对监测机柜、巡检仪、

工控机、远传设备、传感器、配电状况等进行检查,除尘、除湿,检查线路连接

情况,发现存在故障隐患及时维修、更换或调试,以确保监测过程的连续性且收

集到的监测数据真实可靠。

故障维修:数据中心检查中发现数据传输故障,排除数据中心原因后,则进

行现场故障排查维修。首先排查监测系统外供电情况,对外供电中断的站点,与

系统使用方沟通,查明供电中断原因,协调解决后重新供电。第二排查电源开关

和直流电源等内供电设备及线路连接情况,存在故障及时维修或更换。第三排查

巡检仪等数据采集设备以及线路连接情况,如数采设备地址、信号类型、量程设

置等,存在故障及时维修或更换。第四则排查触摸屏、工控机等数据存储设备及

线路连接情况,存在故障及时维修或更换。第五排查 DTU 等数据发送设备及线路、

通讯卡连接情况,如 DTU 设备地址、远程 IP 地址设置等,存在故障及时维修或

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更换。第六排查通讯信号是否正常,对无信号地带安装无纸记录仪或触摸屏进行

现场数据记录。第七排查测量设备是否正常,对于故障设备进行维修或更换。

三、问题和建议

2013 年 1 月,国家能源局、财政部、国土资源部、住房和城乡建设部就联

合发布《关于促进地热能开发利用的指导意见》,明确提出地热能“十二五”发

展目标:到 2015 年,全国地热供暖面积达到 5 亿平方米,地热发电装机容量达

到 100 兆瓦,地热能年利用量达到 2000 万吨标准煤。到 2020 年,地热能开发利

用量达到 5000 万吨标准煤。

要实现上述目标,必须要破解地热能发展的瓶颈,地热的开发利用对于技术

和装备要求比较高,尤其在地热发电方面更是如此。投资大、周期长、风险高意

味着国家必须通过国家规划、技术引进、项目示范、政策优惠等方式推动地热资

源的开发利用。国家发展改革委副主任、国家能源局局长吴新雄在 2014 年 2 月

召开的全国地热能开发利用现场会上,强调重点抓好以下几项工作,开展地热能

资源勘查与评价,理清地热能资源的地区分布和可开发利用潜力;做好地热能开

发利用规划,统筹开展地热能开发利用;积极推广浅层地热能开发利用,鼓励推

广利用热泵系统,提高热泵系统在城市供暖和制冷中的普及率;加快推进中深层

地热能开发利用;建立健全地热能开发利用产业体系,为地热能开发利用提供强

有力的产业支撑等。

目前,要实现中国地热资源开发利用规模化、产业化,着力改变企业生产布

局、产品结构和利用方式不合理的现状,还要加强国际间技术、资金和资源的交

流合作,更好地分享其他国家在地热研究和利用中的技术,吸收其他国家的先进

经验,用清洁生产技术的基本形式来实现循环经济的健康发展。

28

奥运村再生水热泵冷热源项目

一、项目基本情况

奥运村运动员公寓总计 42 栋建筑(包括 22 栋地上 6 层楼建筑和 20 栋地上

9 层楼建筑),其建筑风格一致,建筑面积共计 38 万平方米,此外,公建(地上

3 层)建筑面积为 3.05 万平方米(赛后将增加公建面积 2750m2)。

为落实申奥承诺,奥运村需采用清洁能源方式供冷、供热,为此在 2001 年

到 2005 年期间进行了深层地热勘察,地热、浅层地热能(地下水源热泵、地源

热泵)等多种方案的比选,最终确定了利用清河污水处理厂二级排水水源热泵的

方案。2005 年 11 月 20 日,市政府主管部门主持召开了“奥运村再生水热泵冷

热源项目方案专家论证会”,专家组一致认为:项目方案充分体现了“绿色奥运、

科技奥运、人文奥运”的三大理念,全面落实了对国际奥委会及国际社会的承诺,

是“绿色奥运”的亮点工程;水源有可靠保证,应急方案合理;再生水过滤、换

热技术,主要设备技术先进;系统技术方案设计合理、安全可靠完全可以保证奥

运赛时的安全运行及奥运会后的经济合理运行;可为北京乃至全国的城市污水热

能利用开发,为可再生能源产业化、市场化建设,发展循环经济,建设节约型城

市、实现可持续发展起到典型的示范作用和良好的推动作用。市发改委在 2005

年底和 2006 年初先后完成了项目建议书的批复和可研批复。工程开工时间为

2006 年 4 月,竣工时间为 2007 年 8 月,并于 2007 年 8~9 月进行了制冷调试运

行,2007 年 11 月~2008 年 3 月进行了制热调试运行。2008 年 5 月~2008 年 9

月圆满完成了奥运赛前和赛时保障。运行状况良好。

二、系统设计

(一)设计空调冷热负荷

奥运赛时奥运村建筑冷负荷 28.187MW;赛后夏季冷负荷 19.048MW;赛后冬

季热负荷 20.937MW。

(二)空调室内设计参数及形式

夏季:空调采用风机盘管系统(无新风)。末端需求冷水供回水温度为夏季

7/12℃,温差 5℃。冬季:低温地板辐射采暖系统。末端需求热水供回水温度

44/38℃,温差 6℃。公建部分:按集中空调设计,主要采用风机盘管+新风系

29

统或全空气空调系统。水温同上。

(三)冷热源系统

由取水、引水、退水系统;换热站提升、换热系统;循环水换热系统;中心

机房制热、制冷系统;冷热水输送系统;室内末端系统 6 大系统组成。在清河南

岸二级水排水渠入清河前设置取水构筑物,用 DN1600 加强水泥管,靠高程差

(5.8m)自行流入换热站内蓄水池(4000m3)中,项目最大需水量按奥运赛时计

为 3500m3/h。换热站提升、换热系统:换热站设置 5 台提升提升泵、自清洗过

滤器、板式换热器,均为 4 用 1 备,一一对应配置。换热器设置自动反冲洗和

CIP 在线清洗系统。确保其高效换热运行。冷热水输送系统:冷热水输送采用三

次泵系统,即一次泵定流量运行,二次泵定压差变频控制,三次泵比例压差变频

控制。二次泵供回水温度 5/12℃,温差 7℃。三次泵系统按建筑就近组团设置 7

个三次泵子站,对应每栋楼设置一套三次泵混水系统。夏季三次泵供回水温度为

7/12℃,温差 5℃,冬季无混水。室内末端系统:风机盘管回水管设电磁两通阀,

设室温控制器和三速开关。地板辐射采暖系统每户按南北户型设置由室内温度传

感器控制的温控阀。

图 1 项目工程示意图

循环水换热系统:换热站至奥运村中心机房的输水距离约为 2.9km,采用

夹砂玻璃钢管道,埋深 2~4 米,根据清华大学热能工程系计算,在设计工况下,

管道埋深 2 米,冬季土壤 6℃,温降<0.073℃;夏季土壤温度 17℃,供水温降

<0.02℃。玻璃钢管的导热系数对于循环水沿程温降有一些影响,但影响很小,

30

循环水沿程温降理论最大值不会超过 0.1℃。

图 2 玻璃钢循环水管线施工

中心机房:中心机房设在奥运村中心区域、东区地下埋设,建筑面积约

2700m2,地下一层,层高 5.5m,其上覆土近 3m。机房内设置 4 台离心式热泵机

组,满足赛后冬季制热、夏季制冷的需求。同时配备四台离心单冷机组满足奥运

赛时多出的冷负荷。建筑侧一次泵、二次泵均设置在中心机房。

图 3 系统原理图

三、运行效果

项目于 2007 年 8 月中旬完工,自 8 月 20 日~9 月 6 日对系统进行制冷调试

运行,达到预期效果。测试时室外温度 31℃,实测典型房间和其它房间温度为

18℃~22℃。

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再生水的取、退水及换热循环水的流量、流速、换热量等实测数据,均达到

设计要求;热泵机组及冷水机组运行参数,均达到产品的设计工况,能够满足赛

时冷负荷的需求。

2007 年 11 月~2008 年 3 月,系统进行了冬季供暖试运行,供暖期间,楼内

正处于装修阶段,部分房间外维护结构未完全封闭,风机盘管水路系统未切断。

供暖主要目的是保障室内装修和设备管线安全越冬,供暖时按末端温度 10℃左

右控制系统的供水温度和流量。同时为了检验系统的供暖能力和效率,进行了系

统满负荷运行,机组供回水温度达到 44℃/38℃,并稳定运行 72 小时。系统运

行稳定,系统满负荷效率达到 3.64。

2008 年 5 月~2008 年 9 月,圆满完成了奥运赛时保障任务,系统运行稳定,

室内空调充足。室温在 18~26℃服务内有运动员根据需求调节,按需供冷。

四、项目经济性

该项目系统运行费用 16.49 元/㎡(参照 2013 年奥运供暖制冷电费、水费,

见下表),物业人员运营费用 200 万/年,系统折旧 800 万/年(15 年折旧率);

供暖制冷收费标准:住宅 48 元/㎡,公建 140 元/㎡。该项目年应收费用 2340

万元,年总运营费用 1709.41 万元,年结余 630.59 万元。

2013 年奥运供暖制冷电费、水费 单位:元

时间

含税电费 含税水费(6.21 元/吨)

水电总计 其中照明

数量(度) 平均单价 金额 数量(吨) 金额 电量

1 月 18 日 2,182,097 0.78748 1,718,358.55 932 5787.72 1,724,146.27 4277

2 月 18 日 1,640,910 0.77907 1,278,381.98 210 1304.10 1,279,686.08 4215

3 月 18 日 893,765 0.74414 665,084.69 166 1030.86 666,115.55 3276

4 月 18 日 37,630 0.83086 31,265.33 48 298.08 31,563.41 3172

5 月 18 日 30,007 0.88014 26,410.38 333 2067.93 28,478.31 2548

6 月 21 日 232,236 0.77861 180,821.05 420 2608.20 183,429.25 2431

7 月 21 日 779,181 0.80118 624,264.21 322 1999.62 626,263.83 2238

8 月 21 日 1,082,495 0.81352 880636.27 3258 20232.18 900,868.45 2763

9 月 21 日 543,961 0.78133 425014.40 1424 8843.04 433,857.44 2232

10 月 21 日 37,385 0.84195 31476.46 521 3235.41 34,711.87 1837

11 月 21 日 342,552 0.69622 238,490.69 1174 7290.54 245,781.23 2567

12 月 21 日 1,209,739 0.77335 935549.11 588 3651.48 939,200.59 3576

合计 9,011,958 0.78071 7,035,753.12 9396 58349.16 7,094,102.28 35132

32

五、问题和建议

城市污水资源丰富,污水热泵系统将蕴藏于污水中的城市废热,变“废”为

宝,拓展了污水利用的渠道,提高了污水热能利用的效益,是“大力发展循环经

济,建设节约型城市,实现可持续发展”的需要。同时也是调整能源结构的重要

补充。特别是奥运村再生水热泵系统的实施成功,将为北京乃至全国的城市污水

热能利用开发,为可再生能源产业化、市场化建设,起到典型的示范作用和良好

的推动作用。


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