内蒙古 | 乌海市第六人民医院综合楼零碳示范项目

来源:国家能源局 作者:全国可再生能源供暖典型案例汇编 标签: 太阳能供暖 能源局征集案例        收藏 0   

2022
10/31
13:38
国家能源局
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导读

一、项目基本情况乌海第六人民医院综合楼地上三层,分别为食堂、办公和宿舍用途,综合楼地上建筑面积 2269 ㎡,地下一层为采暖、热水机房。综合楼原制冷系统为多联机供冷,室外机设置于本楼屋顶,室内机为四面出风风机盘管;本楼采暖系统为燃气锅炉供暖,通过区域换热站板式热交换器换热后提供采暖热水,室内末端为地板辐射

一、项目基本情况
        “乌海第六人民医院”综合楼地上三层,分别为食堂、办公和宿舍用途,综合楼地上建筑面积 2269 ㎡,地下一层为采暖、热水机房。综合楼原制冷系统为多联机供冷,室外机设置于本楼屋顶,室内机为四面出风风机盘管;本楼采暖系统为燃气锅炉供暖,通过区域换热站板式热交换器换热后提供采暖热水,室内末端为地板辐射采暖系统;本楼还设置有太阳能集中热水供应系统,设计每日提供 8 小时热水,每小时供热水 1477L。使用润泰新能源科技有限公司的自然能源智慧系统可以完全取代原制冷、供暖、热水系统,不仅如此,自然能源智慧系统还有发电功能。 
      综合楼位于整个建筑的东北角,北面是停车场,地下可以用作储能系统,不影响地面功能使用。集能系统可以设置在综合楼的屋面。自然能源智慧系统的机房可以设置在综合楼地下室,原热水系统机房内。
二、项目技术专利和工艺情况
      (一)理论依据 
      众所周知,地球的热量来源几乎都是依靠太阳,太阳每秒辐射到地球表面的能量约为 17 万亿千瓦,相当于全世界一年能源总消耗的 35000 倍,远远大于人类出现至今的能源消耗总和。而地球外的太空温度为零下 269 摄氏度,是接近绝对零度的极低温环境,地表上物体的热能就是通过辐射换热,将自身热能以8-13 微米电磁波的形式通过“大气窗口”排放到外太空,达到自身冷却的目的。通常这种完全以辐射方式将热量释放到宇宙空间的制冷方式称为太空辐射制冷(简称:太空能)。 
      (二)新材料主要设备选型 
      大型能量板(RSEP),为了高效收集太阳能、太空能等自然能源,润泰新能源自主研发出既能集热又能集冷的革命新材料——大型能量板(RSEP),该能量板由铜、铝、稀土复合而成,具有集能效率高、耐压能力强、使用寿命长、适用
      大型能量板(RSEP),为了高效收集太阳能、太空能等自然能源,润泰新能源自主研发出既能集热又能集冷的革命新材料——大型能量板(RSEP),该能量板由铜、铝、稀土复合而成,具有集能效率高、耐压能力强、使用寿命长、适用范围广等明显优势,为满足不同的应用需求,在此基础上,我们开发出了光伏超导能量板(R-PVTC)、大型超导能量板(R-ATC)和建筑一体化超导能量板(R-BITC)等系列产品。 
      光伏超导能量板(R-PVTC),是润泰新能源自主研发的具有电、热、冷联产功能的太阳能光伏组件,具有产出光伏电力、收集副产太阳热、利用太空辐射收集冷量的多重功能。传统的光伏板光电转换率只有不到 15%,其余大部分能量转换为热量,这部分热量导致太阳能电池组温度升高,受温度效应系数影响,发电效率反而降低。R-PVTC 在光伏板背面增加了独特的主动换热装置--稀土超导能量板,收集多余热量,降低太阳能电池组温度,提高发电效率,延长系统寿命, 降低发电成本,并将收集的热量进行转化,用于建筑供暖。 
      建筑一体化超导能量板(R-BITC),是将集能装置直接做成屋面、墙体等维护结构的多功能模块,将建筑维护结构变为能量收集装置,消除“双层皮”,把能量板的利用纳入建筑的总体设计,把建筑、技术和美学融为一体,相互间有机结合,取代了传统集能装置所造成的对建筑外观形象的影响。 
      大型超导能量板(R-ATC),面积为 11.8 平方米的集成模块,它的超高集能效率以及冷热双收供能是集能领域的重大突破,与传统太阳能集热装置相比,在同样采光面积下,集热功率是传统太阳能集热器的 10 倍,是目前全球最大的具备冷热双收功能的集能板,是未来太阳能、太空能高效收集利用的发展趋势。 地埋式换热器,由于太阳能、太空能分布分散且不稳定,为确保获得稳定持续的能源,我们自主研发出用于跨季节储能的新材料“地埋式换热器”,将热能和冷能分别储存到地下土壤当中,待需要时提取使用。 
      (三)技术路线及工艺流程 
      为了获得稳定持续的能源,我们以具有冷热收集功能的稀土超导能量板为基础,结合独特的储能和智控系统,成功研发了 GEIS 科技,通过吸收太阳能等自然能源,为建筑提供供暖、供冷、热水、和电力等绿色无污染能源。 
      GEIS 科技系统由五大部分组成,分别是:源端系统、末端系统、储能系统、智能控制系统以及能源转换系统。GEIS 是润泰新能源经过多年研究探索,自主研发的一套性能优越的绿色复合能源多联供智慧系统,成功突破了国内外多项技术壁垒,技术达国际先进水平。  
      GEIS 运行原理:春夏秋三季时,能量板吸收太阳能并转化成热能,通过跨季节储能系统将热能储存,待冬季时,提取储存好的热能,用于冬季供暖和全年热水,反之,冬季时,能量板利用太空辐射收集冷量并储存,待夏季制冷使用。与此同时,能量板每天生产电能,自发自用,余电上网。整个系统实现科学运行、智能调控。建筑所需能源,取之自然,流经建筑室内,又回归自然,达到真正的绿色供能,零污染、零排放、零运行费用。 
三、项目节能降碳效益
      具体节能减排效果如下: 节约标准煤 181.7 吨  
      减少二氧化碳排放量 453 吨 
      减少二氧化硫 13.6 吨 
      氮氧化物 0.68 吨 
      相当于植树 24000 多棵 
      (一)测算依据 
      我们以燃烧煤炭的火力发电为参考,计算减排效益。根据专家统计:每节约1 度(千瓦时)电,就相应节约了 0.4 千克标准煤,节约 1 千克标准煤=减排2.493 千克“二氧化碳”(说明:以上电的折标煤按等价值,即系数为 1 度电=0.4 千克标准煤,而 1 千克原煤=0.7143 千克标准煤) 
      (二)基础数据 
      以 10000 平方米建筑为例,每年可节约标准煤 585.05 吨、减少二氧化碳排放量 1521.13 吨、减少二氧化硫排放量 4.97 吨、减少氮氧化物排放量 4.32 吨, 相当于每年植树约 833 万棵。 
      (三)测算公式 
      能源折标准煤系数=某种能源实际热值(千卡 2113/千克)/7000(千卡/千克) 
四、项目实施绩效分析
      (一)经济效益 
      燃气锅炉、中央空调、热水器使用寿命约为 10 年-15 年。同样使用 50 年期间燃气锅炉设备、中央空调设备、热水器设备购买、安装及配套设施费用共需1671.3 万元,50 年供暖、制冷、热水总运行费用为 3320 万元。在安装自然能源智慧系统(GEIS)后可一套系统解决冬季供暖、夏季制冷、24 小时热水和电力供应,50 年期间最少可节省运行费用及设备购买安装费用 2349.7 万元。项目建成后可真正实现零污染、零排放、零运行费用。 
      GEIS 自然能源智慧系统与传统供热、制冷设备相比,自然的能源舒适度更好,可减少北方因空气干燥产生的各类疾病及夏季因空调制冷产生的“空调病”。 
      (二)社会效益 
      润泰自然能源零碳 GEIS 科技,是低碳绿色发展,造福社会的创新技术。在利用自然能源太阳能、太空能供暖、供冷、供电的同时,实现了零污染、零排放、 零运行费用。自然能源替代化石能源造成的污染,有效改善了环境。 
      (三)环保效益 
      采用 GEIS 自然能源智慧系统为该项目供能,利用自然可再生能源实现四季恒温,零污染、零排放。具体节能减排效果如下:节约标准煤 181.7 吨 
      减少二氧化碳排放量 453 吨 
      减少二氧化硫 13.6 吨 
      氮氧化物 0.68 吨 
      相当于植树 24000 多棵 
五、典型经验和做法
      (一)绿色高效冷热电多联产技术 可同时产出冷、热、电多种能源;  
      且发电效率较普通光伏组件提高 8%-10%;  
      在同样采光面积下,集能功率是传统太阳能集热器的 10 倍。  
      (二)集成自然能源智慧系统(GEIS)  
      一套系统解决建筑供暖、制冷、热水、电力的综合能源供应; 0 污染、0 排放、0 运行费用;  
      新能源保证率达到 100%。 
      综合楼于 2015 年建造,以往的能源供应方式,夏季制冷为中央空调,冬季采暖热源为天然气锅炉,热水供应为平板热水器+电热辅助+天然气辅助,投资成本大,运行费用高,还存在占地面积大、管理复杂、污染环境、使用寿命短等问题。而现在通过自然能源智慧系统零碳 GEIS 科技,一步解决所有的能源需求, 经历了严寒酷暑,运行稳定可靠。系统占地面积小、操作管理简单,设备使用寿命可达 50 年,供能的同时达到零污染、零排放、零运行费用。同时智能可调, 投建第一年,就提前给医院提供了供暖,比大暖供应时间早了半个月。2020 年冬天综合楼使用 GEIS 系统供暖后,我们将其与仍在使用天然气供暖的住院楼进行了温度数据监测对比,通过全天八个不同时间段的数据结果得出结论,用润泰GEIS 科技供暖比天然气要更加稳定舒适,同时供暖平均温度要高 2-3℃排放453 吨。  
六、问题和建议
      (一)存在的困难  
      (1)新能源技术研发投入大、回报慢,企业资金负担较重尤其在初期阶段,与传统能源竞争无价格比较优势。  
      (2)在新能源技术推广过程中,尤其在供热方面,存在与传统能源的利益冲突问题,使得推广应用阻力重重。  
      (3)新能源行业标准亟待出台及完善。  
      (4)给予新能源零碳技术的政策性鼓励和支持。  
      (二)希望支持的配套政策  
      (1)希望出台相关扶持补贴政策,并帮助争取国家相关产业、项目扶持资金。  
      (2)能组织各类新能源技术试点示范对比,聘请第三方专业检测机构组织验收,对达标新能源技术予以重点推广支持。  
      (3)对经过考核的新能源技术在推广过程中给予“开绿灯”,对技术达标新能源技术能“扶上马、送一程”。 
 
 
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