“十五五”期间,我国将重点打造约100个国家级零碳园区,暖通空调制冷系统至关重要
在日前的中共中央新闻发布会上,国家发改委主任郑栅洁表示:“十五五”时期,我国力争建成100个左右国家级零碳园区。
在零碳园区和零碳工厂的建设中,暖通空调制冷系统(HVACR)扮演着至关重要的角色,堪称核心支撑与坚实基石。它不仅是提供舒适环境的辅助系统,更是实现“零碳”目标的关键能耗单元和能源调度的重要枢纽。以下从几个层面阐述其重要意义:
一、能耗占比巨大,是碳减排的主战场:在传统工业厂房和商业建筑中,HVACR系统通常是最大的能耗系统,其能耗可占到整个园区或工厂总能耗的30%至50%甚至更高。
1.工厂:生产车间空间高大,夏季降温、冬季保温、工艺性空调(如恒温恒湿)、通风等均需消耗大量能源。
2.园区:办公楼、研发中心、数据中心等建筑的空调制冷和采暖需求同样巨大。
因此,要实现“零碳”,首要任务就是大幅降低HVACR系统的能耗和碳排放,这直接决定了零碳目标的成败。
二、直接决定运营阶段的碳排放:建筑的碳排放分为隐含碳(建筑材料生产、建造过程)和运营碳(日常运行)。对于零碳园区/工厂而言,运营阶段的碳排放是主体。HVACR系统作为运营阶段的主要能耗来源,其能效水平直接决定了园区/工厂的直接碳排放(如燃烧天然气供暖)和间接碳排放(外购电力)。
三、系统集成与能源枢纽的作用:零碳园区的核心是构建高效、协同的能源系统。HVACR系统在其中扮演“能源使用者”和“能源灵活性提供者”的双重角色,是实现多能协同的枢纽:
1.与可再生能源集成:
1.1.地源/水源热泵:高效利用浅层地热能,实现冬季供暖和夏季制冷,是典型的可再生能源应用。
1.2.太阳能光伏驱动:白天利用光伏发电直接驱动高效变频空调和热泵,实现“自发自用,绿电制冷”。
1.2.太阳能光热+空调:利用太阳能集热器为吸收式制冷机提供热源,实现太阳能制冷。
2.实现能源梯级利用:在热电联产或燃气冷热电三联供系统中,发电后的余热可驱动吸收式制冷机(夏季)或直接供暖(冬季),极大提高综合能源效率。
3.提供储能与灵活性:
3.1冰蓄冷/水蓄冷:在夜间电价低谷时段(通常也是风电等绿电出力高峰时段)制冰蓄冷,在白天电价高峰时段释冷供冷,这不仅是经济行为,更是重要的需求侧响应手段,可消纳不稳定的绿电,为电网提供稳定性,是实现零碳能源系统的重要技术。
3.2.建筑围护结构与热惯性:通过智能控制,将建筑本身作为巨大“热电池”,在适宜时段预冷或预热,减少极端时段的能耗。
四、技术升级是实现零碳的核心路径:传统HVAC系统必须向高效、低碳方向全面升级:
1.全面电气化与热泵技术:淘汰直接燃烧化石燃料的锅炉,采用高效空气源、水源、地源热泵。热泵能以1份电能搬运3-4份可再生热能,能效比极高,是实现供暖脱碳的关键技术。
2.高能效设备:全面采用变频技术,使用能效等级更高的冷水机组、水泵、风机等,从各个环节降低能耗。
3.智能化管理与AIoT:基于物联网和大数据,对HVAC系统进行全系统、全时域的优化控制,根据天气、人员密度、生产计划、实时电价等因素动态调整运行策略,实现“按需供给”,避免浪费。
五、超越节能:保障生产与提升价值:在零碳工厂中,HVACR系统的作用超越了单纯的舒适性:
1.保障生产工艺:许多精密制造、生物医药、食品加工等行业对环境温湿度、洁净度有严格要求,高精度、高稳定性的HVAC系统是保障产品质量和生产安全的前提。
2.提升园区吸引力:一个拥有舒适、健康、智能化室内环境的零碳园区,对高端企业和人才更具吸引力,是园区核心竞争力的体现。
3.塑造企业形象:先进的零碳HVAC解决方案是企业履行社会责任、展示技术实力和可持续发展承诺的有力证明。
总之,在零碳园区与零碳工厂的宏伟蓝图中,暖通空调制冷系统成功实现了从被动的能源消耗者向主动、智能且集成的能源管理与调度中心的重大转变。它绝非仅仅是亟待改造的能耗大户,更是达成零碳目标的核心技术着力点与关键赋能要素。可以断言,若缺乏暖通空调制冷(HVACR)系统的深度脱碳与智能化,便无法实现真正意义上的零碳园区和零碳工厂。对该系统开展的任何绿色投资与技术升级工作,都将直接且显著地转化为碳减排成效以及长期的运营经济效益。
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