基于生態節能理念的青島世園會供熱規劃研究

文/林曉紅林森,青島市城市規劃設計研究院;上海市政工程設計研究總院集團第七設計院有限公司

基于生態節能理念的青島世園會供熱規劃研究

文/林曉紅1林森2,1青島市城市規劃設計研究院;2上海市政工程設計研究總院集團第七設計院有限公司

本文分析了青島世園會各場館的用熱用冷特點，科學預測各場館供熱與制冷負荷，調研現有的供熱供冷方式，最終提出適用于青島世園會各場館建設的生態節能型供熱與制冷發展模式，為今后展會類建筑或城市中新開發公共建筑比較集中區域選擇供熱與制冷模式提供重要參考。

青島世園會；供熱與制冷；生態節能

1 青島世園會簡介

青島世園會于2014年4月在青島市李滄區百果山森林公園舉行，園區總占地面積241ha，規劃總建筑面積為17.6萬m2。此次世園會是以“綠色世界的精彩”和“讓生活走進自然”為主題，向世界展示園藝事業的繁榮發展與生態和諧社會的完美締造[1]。

2 各展館供熱與制冷需求分析

根據世園會的統一規劃，規劃區內主要以公共建筑為主，熱負荷需求主要為冬季采暖熱負荷、夏季制冷負荷，區內公共建筑物供熱和制冷主要采用中央空調方式。主題園區主要包括鮮花大道區、天水地池區、飛花區、中華園、花藝園、草綱園、綠葉園、科學園和國際園，這些園區的建筑物性質為永久保留建筑，需長期提供供熱與制冷服務；體驗區包括茶香園、農藝園、花卉園、百花園和山地園，在展會期間使用，此類建筑僅考慮夏季展會期間制冷服務；世園村建筑主要為星級酒店和商務辦公，需長期提供供熱與制冷服務；安置區和玫瑰庭院建筑類型均以居住和社區公建為主，規劃僅考慮其冬季采暖需求。

3 供熱與制冷模式的研究與選擇

供熱與制冷的利用形式可分為傳統集中模式和分布式能源模式。青島世園會周邊區域有大型集中供熱熱源-金泓供熱站，該站目前尚有剩余供熱能力。此外，燃氣冷熱電三聯供模式、燃氣直燃機模式、土壤源熱泵、空氣源熱泵等分布式能源供熱與制冷模式由于具有節約能源、生態環保等優點，也適用于在園區的應用。

3.1 傳統集中供熱模式

傳統集中供熱模式是通過建設熱水或蒸汽管網系統，由集中供熱熱源向規劃區域供熱。它的特點（1）采用傳統集中供熱模式，供熱效果穩定（2）管網運行以高溫水為主，夏季實施集中制冷效果差，需設制冷空調系統（3）采用該方式實施供熱，碳、硫和氮氧化物等污染物的排放量大大增加，節能與環保效果比較差。

3.2 分布式能源模式

3.2.1 燃氣直燃機模式

燃氣直燃機是采用天然氣直接燃燒提供制冷、采暖和生活熱水。具有以下特點：（1）通過直接燃燒天然氣來加熱吸收器內的溴化鋰溶液，省去了由鍋爐產生蒸汽，提高了傳熱效率。（2）以燃燒天然氣的方式提供熱量，避免了間接通過燒煤或油鍋爐提供熱量的方式，降低了環境污染，調整了能源結構[2]。

3.2.2 燃氣冷熱電三聯供系統

燃氣冷熱電三聯供系統是以天然氣為一次能源，產生熱、電、冷的聯產聯供系統。具有以下特點：（1）燃氣熱電冷三聯供系統使能源利用效率從常規發電系統的40%左右提高到80～90%，能源利用率極高。（2）緩解電力短缺，平衡電力峰谷差，提高了建筑供電可靠性和安全性。

3.2.3 空氣源熱泵

空氣源熱泵是從低溫空氣中吸收熱能，利用所耗能量驅使其吸收的熱能輸送至高溫熱源的一種模式。具有以下特點：（1）安裝使用方便，無復雜的冷卻水系統和鍋爐加熱系統；具有夏季供冷水和冬季供熱水的雙重功能。（2）冬季供暖不易保證，需采用輔助加熱器予以彌補。（3）空氣側換熱器的體積大，噪音較大[3]。

3.2.4 太陽能利用

太陽能利用一般可分為太陽能驅動熱泵和太陽能輔助熱泵。驅動熱泵是指太陽能光電或熱電先產生電能，再用太陽能產生的電能來驅動蒸氣壓縮式熱泵。

3.2.5 土壤源熱泵

土壤源熱泵是利用地球表面淺層地熱資源作為冷熱源，進行能量轉換的采暖制冷空調系統。具有以下特點：（1）地能或地表淺層地熱資源的溫度一年四季相對穩定，比傳統空調系統運行效率要高出40%，節能和節省運行費用40%。（2）地表30m以下的溫度具有較恒定的特性，使得熱泵機組運行更可靠、穩定，保證了系統的高效性和經濟性[5]。

3.2.6 水源熱泵

水源熱泵機組的工作原理是在夏季將建筑物中的熱量轉移到水源中，冬季從水源中提取能量，通過載冷劑提升溫度后輸送至建筑物中。水源熱泵是用水作為熱泵制熱、制冷循環的介質，需滿足水溫7℃～30℃和提前測量水源的充足度兩個條件[6]。

3.3 青島世園會供熱與制冷模式的選擇

為構建世園會清潔能源和可再生能源為主體的能源供應體系，考慮到世園會及世園村內公建類別、運行時間和工作參數等因素，規劃采取燃氣冷熱電三聯供模式、燃氣直燃機模式、土壤源熱泵、空氣源熱泵等方式。安置區及玫瑰庭院采取傳統集中供熱模式。

4 對各場館供熱與制冷模式的運行管理的建議

為保障世園會各場館供熱與制冷模式的安全順利運行，規劃提出以下建議：

4.1 建議后續開發過程中，對適合發展清潔能源供熱的區域統一進行開發應用。

4.2 在單體建筑設計階段，自然風能、太陽能及蓄熱蓄冷技術應用應考慮以下條件：(1)在園區的單體規劃建筑設計方案中，宜考慮園區內多能源方式中自然風能及太陽能利用的先期介入，并預留實施條件；(2)在園區規劃中，依園區地形及建筑位置、形狀及功能，宜對園區的區域風環境進行優化研究以創造易于利用風環境的條件；(3)在園區單體建筑設計方案中（尤其有植物生長的場館）應綜合考慮太陽的采光、遮擋及蓄熱；(4)在環境控制中，除充分考慮為自然風能、太陽能的利用創造有利條件外，還宜在館內布局、地面墊層選擇中綜合考慮能蓄熱、蓄濕的新型功能性材料，以便大幅度降低場館人工氣候中用于環境控制的能耗。

4.3 建議展會后期要配備統一的能源服務公司管理，避免出現主場館不運行時，其他場館無法保證冷熱需求。

[1]2014青島世界園藝博覽會總體規劃（修編）

[2]林曉紅.青島世界園藝博覽會供熱與制冷模式系統研究[A].2013中國規劃年會論文集.2013

[3]何忠.天然氣分布式能源系統的應用及探討[J].能源與環境.2011,(04):11-12

[4]徐偉.地源熱泵、太陽能熱泵技術應用[J].工程質量,2003,(10):23-26

[5]胡松濤,張莉,王剛.太陽能-地源熱泵與地板輻射空調系統聯合運行方式探討[J].暖通空調,2005,35(03):41-44

[6]李鯤.水源熱泵是一種經濟、可靠的空調能源方式[J].科技信息(科學教研),2007,(26):329