中国城市能源供应系统需要创新论文

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1、中国城市能源供应系统需要创新论文摘要：本文对占建筑能耗80%的暖通和热水供能模式进行了热力学第二定律分析，指出了把传统模式的佣效率从不到10%提高到65%以上的理论依据和新技术途径。主要是：在围护结构优化节能的配合下，采用低佣损耗的空调末端新技术，规模化的区域供冷技术，以及冷热电多联供的新一代城市能源供应系统。文章提出了借鉴国外成熟经验，实现中国城市建筑物能源供应系统创新的挑战和机遇；指出主要的障碍是观念和机制；分别提出了新建城区和现有区域的实施步骤，以及政府应起的主导作用。关键词：城市能源系统热力学分析冷热电联供集成创新一、现状和问题经济

2、持续快速发展使我国能耗以10%左右的速度增加。2006年，GDP占世界5%的中国耗用了占世界15%的近25亿吨标煤能源。换句话说.freel2、，而中国则近100Pa蒸汽；空调绝大部分用电，热水则是用电或燃气，都是能级系数为1.0的高品位能源；能源转换和传递的温差很大，也就是有效能（即佣）损失大，佣效率低。随着技术的不断进步和化石能源加速消耗导致剩余储量减少，能源和设备的比价必然地逐步升高。增加投资和换热面积以减少传热温差和佣损失的节能和经济效益十分显著。近30年工业中液相流体间的传热温差来已从80-100℃降低到20℃左右，深冷情况下低至

3、1℃。在建筑物采暖和空调系统的末端也有同样的趋势。表2、3和4分别给出了采暖、空调和热水能源供应的传统模式与高能价下经济合理的模式的第二定律效率即佣效率分析比较。表2采暖用能的佣分析和优化改进方向技术小锅炉集中供热热电机组(50Mpa,250-1800.32980-600.23338-420.132热源能级系数ε煤/天然气1.01Mpa,250-180，℃0.329凝汽器，0.01MPA,50，℃0.186供热/热媒佣效率，%30.142.575.0供热/热源佣效率，%9.947.160.6一次能源利用总效率，%5060（包括发电30%）8

4、0（不包括烟气用于热水）备注：1、“目标温度”指室内温度。2、CC+Pa抽汽1.0，0.329电，0.1MPa抽汽1.0，0.329供冷/冷媒佣效率，%33.432.033.466.9COP，供冷/一次源佣效率，%3.0,9.034.0,12.044.7,14.145.5,16.56天然气一次能源制冷总能效℃，%94.5电按31.5%计126电按31.5%计225电按50%计275电按50%计备注：1、能级系数是以夏季平均的环境温度为基准温度计算的（35℃）。2、网电按全国平均发电效率35%，输变总损失10%计；DES按联合循环就地直供计。

5、3、设在大区域内抽汽吸收制冷能效与电压缩制冷相当。4、采用盐水、膜除湿技术时，独立新风+辐射供+DES系统的佣效率更高。表4生活热水用能的佣分析和优化改进方向技术电热水器燃气热水器烟气、低压凝汽潜热目标温度/环境温度，℃能级系数ε60/100.08160/100.08160/100.081热媒温度级系数ε10001.010001.0烟气120-50，潜热700.163，0.175供热/热媒佣效率，%----49.7，46.3供热/热源佣效率，%8.18.165.6一次能源利用总效率，%5060（包括发电30%）90（包括烟气、潜热用于热水）

6、上述热力学分析指出的改变“高能低用”模式，提高佣效率的方向和途径是：一、末端设施创新，减少传递佣损、在技术经济优化条件下，使供冷（热）媒温度尽可能接近目标温度；二、冷热电联供：优化一次能源转换传递全过程；按“温度对口，梯级利用”的科学用能原理，先作功发电，再用低品位的烟气和蒸汽冷凝潜热供低品位的建筑物用能。三、扩大系统规模，发挥大机组、满负荷高效运行、不同用户负荷在时间和空间上互补的优势，提高转换效率。四、采用热泵等各种先进技术，进行柔性的、能适应外部经济、技术、气象等条件变化的大系统集成优化规划设计。这样，就可以使一次能源利用的佣效率大幅

7、度提高。三、实现创新的技术集成系统【1】在上述热力学分析指导下，相应的各种技术一直不断在应用中创新。包括：1、空调末端的新技术：正在国外兴起的独立新风的空调系统已把降温和除湿两个功能分开。降温是通过埋设在混凝土地板或天花板中的交联聚乙烯管通循环的冷水辐射供冷。由于传热面积很大和连续运行，供水温度与目标温度之差只需4-5℃左右。以21-22℃左右的水温，保持26℃的室温，佣耗很小；而且人体的感觉也更舒适。除湿可以采用盐水除湿、吸附除湿、膜分离除湿等多种方法降低耗能【2】。即使仍然采用传统的冷水除湿，也能够藉除湿与降温设施分开，实现冷水的“梯级

8、利用”而把循环制冷水的温度差拉大到15-18℃；从而大幅度提高制冷的能效（COP），降低长距离输送的投资、功耗和冷损。对不适宜采用辐射供冷、还须用风机盘管的建筑，采用这项技术也有