炎炎夏日，空調成為人們避暑降溫的重要工具。根據(jù)國際能源署公布的數(shù)據(jù)，到2050年，全球建筑物中的空調數(shù)量將從2018年的16億臺增長到56億臺。為探索更綠色高效的供冷模式，阿聯(lián)酋、新加坡和德國正推動區(qū)域集中供冷系統(tǒng)發(fā)展，將其作為實現(xiàn)綠色供冷、減少碳排放的重要途徑，以更好應對氣候變化、實現(xiàn)能源轉型。

 

阿聯(lián)酋——

 

技術創(chuàng)新助推區(qū)域制冷發(fā)展

 

近來，阿聯(lián)酋迪拜的最高氣溫已超過40攝氏度。走進迪拜購物中心，涼爽舒適的冷氣撲面而來。通過專用管道，源源不斷的冷水從制冷站流淌至建筑中，供制冷所需。

 

由于阿聯(lián)酋平均氣溫高，供冷需求較大，區(qū)域集中供冷成為商場和寫字樓等公用設施的主要供冷手段。區(qū)域集中供冷是指在一定區(qū)域內(nèi)設置集中的制冷站制備冷源，替代各公共建筑自建的分散制冷系統(tǒng)，然后通過輸配管網(wǎng)將低溫水輸送進換冷站，經(jīng)過冷交換后將7至9攝氏度的低溫水輸送到各用戶的末端風盤系統(tǒng)。據(jù)阿布扎比能源部能源政策部門負責人卡洛斯介紹，與傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)相比，區(qū)域集中供冷耗電量更低，在節(jié)約能源、降低成本等方面具有一定優(yōu)勢。

 

近年來，阿聯(lián)酋大力發(fā)展區(qū)域集中供冷。阿聯(lián)酋通訊社報道說，建筑物制冷占阿聯(lián)酋電力消耗的70%，區(qū)域供冷可以有效提高供冷的能源效率，顯著減少能源消耗。迪拜政府將發(fā)展區(qū)域供冷作為減少水資源和能源消耗的一大舉措，提出到2030年，40%的制冷通過區(qū)域集中供冷解決。阿聯(lián)酋區(qū)域制冷企業(yè)也實現(xiàn)快速發(fā)展。2023年，阿聯(lián)酋中央制冷系統(tǒng)公司為迪拜超過1500棟建筑提供區(qū)域供冷服務，管道網(wǎng)絡總長度約400千米；阿聯(lián)酋國家中央制冷公司區(qū)域供冷裝機量新增3.1萬冷噸，裝機總量超過130萬冷噸。

 

利用人工智能技術管理制冷設備、改進泵送設備等提升制冷效率……除了加快制冷廠等基礎設施建設，阿聯(lián)酋還通過技術優(yōu)化創(chuàng)新等方式推動區(qū)域制冷發(fā)展。2023年底，海灣地區(qū)首個利用地熱能的區(qū)域冷卻項目正式運營。該項目由阿布扎比國家石油公司和阿聯(lián)酋國家中央制冷公司合作開發(fā)，通過兩個地熱井提取地下天然熱水，再利用吸收式冷卻裝置產(chǎn)生區(qū)域集中供冷所需的低溫水。“建筑物制冷是海灣地區(qū)能源消耗最大的項目之一，我們期待能與合作伙伴一起，探索更多方式，實現(xiàn)綠色發(fā)展。”阿布扎比國家石油公司低碳解決方案和國際發(fā)展負責人卡比表示。

 

國際區(qū)域能源協(xié)會總裁兼首席執(zhí)行官羅布表示，區(qū)域制冷是阿聯(lián)酋提高能源效率和減少碳排放的重要支柱之一，也是應對全球氣候變化挑戰(zhàn)的明智之舉。阿聯(lián)酋中央制冷系統(tǒng)公司首席執(zhí)行官艾哈邁德表示：“我們將繼續(xù)提高區(qū)域制冷系統(tǒng)和配送網(wǎng)絡的效率，為保護阿聯(lián)酋及全球的資源、環(huán)境和氣候作出貢獻。”

 

新加坡——

 

商用和組屋區(qū)域加大推廣力度

 

在新加坡濱海灣金沙商場的地下，有一座管道縱橫交錯、24小時不停運轉的大型制冷廠。制冷廠深入地下20多米，面積約1萬平方米，每天輸送出溫度約4.5攝氏度的冷卻水。這座地下制冷廠是濱海灣區(qū)域供冷系統(tǒng)網(wǎng)絡的一部分。該區(qū)域供冷系統(tǒng)由新加坡能源集團設計、建造并運營，利用一臺臺大型制冷機，將水冷卻后，再通過管道輸送給濱海灣區(qū)域各個聯(lián)網(wǎng)的大樓。大樓業(yè)主可根據(jù)需求利用管道里的冷卻水降低室內(nèi)溫度。在制冷過程中產(chǎn)生的熱量可用來產(chǎn)生熱水，供應給酒店和餐廳。

 

為實現(xiàn)綠色供冷，近年來新加坡大力推廣建設區(qū)域供冷系統(tǒng)。以濱海灣區(qū)域供冷系統(tǒng)為例，它為濱海灣區(qū)域20多個建筑設施供冷，幫助該地區(qū)節(jié)約了40%的能源消耗。此外，濱海灣地下集中供冷系統(tǒng)還為當?shù)毓?jié)省了大量機房面積，釋放約1.6萬平方米的空間。據(jù)悉，濱海灣區(qū)域供冷網(wǎng)將進一步發(fā)展擴大，到2027年將涵蓋32個項目，每年可減少2.5萬噸碳排放量，相當于馬路上減少2.27萬輛汽車。

 

除了商用，新加坡登加新鎮(zhèn)的組屋區(qū)也將嘗試大規(guī)模使用區(qū)域制冷系統(tǒng)。區(qū)域制冷系統(tǒng)將安裝在組屋樓頂，通過閉環(huán)的管道，將冷卻水輸送到各個室內(nèi)冷氣機，達到降溫效果。每一組制冷機可為8—10座組屋供冷，并與多組制冷機聯(lián)網(wǎng)，形成區(qū)域供冷系統(tǒng)。據(jù)悉，若所有住戶使用區(qū)域制冷系統(tǒng)，每年節(jié)省的能源可以為約4500戶四房式組屋供電。與傳統(tǒng)分體式冷氣系統(tǒng)相比，用中央制冷系統(tǒng)平均可以節(jié)省30%的能源，加上每年的維修等成本，住戶可省下兩成費用。

 

新加坡能源集團可持續(xù)能源方案董事總經(jīng)理哈沙說，制冷可占建筑多達60%的用電量，在節(jié)省成本、可靠性和能源效率等方面，區(qū)域供冷系統(tǒng)可以成為更合理的方案之一。此外，新加坡政府還采取增加綠化面積等方式來降溫，推出“打造翠綠都市和空中綠意”計劃，鼓勵建筑開發(fā)商將高樓綠地或樓頂花園納入設計藍圖，并提供相應補貼。在各種措施作用下，新加坡的高樓綠地面積10年來增加超過一倍。

 

德國——

 

推動制冷和制熱技術相結合

 

近年來，德國加快探索發(fā)展生態(tài)型區(qū)域供冷模式。以慕尼黑為例，該市正在建造大型區(qū)域供冷中心，計劃充分利用地下水、河流等自然冷水，或利用地熱等能源來制冷。這一區(qū)域供冷設施通過一條長達6千米的管道連接到市中心。預計2029年建成后，該中心的供冷能力將達到36兆瓦。慕尼黑城市公共事業(yè)公司希望2030年可以將制冷能力提升到至少130兆瓦。據(jù)介紹，與單獨的空調供冷相比，區(qū)域供冷可以減少50%—70%的耗電量。

 

與此同時，制冷和制熱技術可以相結合，提高能源效率。在2022年開始運營的慕尼黑新電動巴士車庫中，區(qū)域供冷設施的地下水被用于冷卻充電裝置和服務器機房，在這個過程中產(chǎn)生的廢熱則被進一步利用。一方面，廢熱使得車庫進出口在寒冷季節(jié)不會結冰；另一方面，通過區(qū)域供冷網(wǎng)絡的回水管道，廢熱還可為附近的114套公寓供暖。回流的熱水降溫后再次回到蓄水層，開始新一輪的循環(huán)利用。

 

德國聯(lián)邦環(huán)境、自然保護、核安全和消費者保護部報告指出，低效的建筑和冷卻管理將導致能源消耗和溫室氣體排放不斷增加，如不采取干預措施，建筑物的溫室氣體排放量預計將在未來30年增加兩倍。為推動綠色制冷可持續(xù)發(fā)展，德國政府積極推動跨領域合作。比如在黑森州巴特瑙海姆市，當?shù)毓檬聵I(yè)公司、能源公司和紐倫堡工業(yè)大學、德累斯頓工業(yè)大學等研究機構共同參與建設了一項區(qū)域供冷項目。

 

據(jù)介紹，巴特瑙海姆市政工程公司通過在地下1.5米處鋪設地熱收集器，收集全年保持在10攝氏度左右的地熱。智能中心及時收集地下傳感器、地下水測量點和溫度傳感器等方面數(shù)據(jù)，熱泵網(wǎng)絡再根據(jù)數(shù)據(jù)分析適時為用戶供暖或供冷。該系統(tǒng)通過對地熱的高效收集和創(chuàng)新使用，為南部約400個家庭的1200名居民在夏季提供綠色供冷、冬季提供綠色供暖。參與該項目的學者沃爾克·斯托金格指出，這是一個利用近地表地熱能進行創(chuàng)新供暖和制冷供應的旗艦項目，值得推廣。