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地球知识局

文字 | 阿米娅

校对 | 朝乾 编辑 | 巴拿拿

大家有没有发现,现在的夏天越来越热,而国内有些地方开始搞“集中供冷”了。

在江苏、广东等地,已经开始了集中供冷

(图:@央视新闻 @广东发布)▼

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集中供冷这四个字,听上去就颇有种“基础设施的福利感”,就像南方人长期向往的集中供暖一样,集中供冷能普及么?北方会先走一步么?

道路是曲折的,其实中国早在2000年就开始搞集中供冷,但二十多年过去了,这种技术依然只在个别地方落地,比如深圳前海、上海虹桥等少数商务区和大学城,以及我所在的武汉,就有个新项目,就在汉口滨江国际商务区,要用江水能源站把长江变成天然空调。

就想知道能不能在武汉推广开来

在高德上搜汉口滨江国际商务区,就能找到这地方

(图:whucg.cn)▼

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但要像集中供暖那样大规模铺开,似乎极难做到。连基建狂魔都搞不定?这到底是怎么回事?

集中供冷VS空调

估计大部分人不知道,在公共建筑中,中央空调系统的耗电量能占总量的40%-60%,是相当费电的东西。

而所谓集中供冷,简单说就是在制冷站统一“制备冷源”,通过地下管网送到各栋建筑。中央空调一般服务单个建筑,而“集中供冷”则面向整个园区或建筑群,两者完全不同。

比如冬凉夏暖的天津西站,今年第一次去,印象深刻

但集中供冷救不了他

(图:图虫创意)▼

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比如你办公楼地下的那个给全楼供冷的机房,就是单体建筑的中央空调。而武汉在长江边建个大站,用管道给商务区几十上百栋楼供冷,就是“区域级集中供冷”

比如这种,是集中供冷可以帮一帮的

(武汉住宅区,图:图虫创意)▼

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所以,“集中供冷”效率高不高,能否省很多钱?首先要看COP,即能效比。其公式是制冷量(千瓦时)÷ 输入功率(千瓦时)。

简单说就是,COP越高,每度电能产生的冷量越多,自然就更省电。

传统分体空调的COP一般3.0左右,消耗1度电可以搬运千瓦时热量。集中供冷用的是大型离心式冷水机组,COP可以干到6.0以上——1度电搬运6千瓦时冷量,效率翻倍。

准确来说,空调是在用户端依靠制冷剂在蒸发器内吸收室内热量制冷;集中供冷则是在能源站集中制冷,再把冷量通过冷冻水管道送到用户端。

所以后者cop能翻倍就很好理解了:

1、 把几百套小规模低效的分散设备并成几套大规模高效设备,当然更省电;

2、利用夜间低谷电价制冰蓄冷或存蓄冷水,白天融冰放冷,电价差降低成本;

3、如果有免费的天然冷源,能省很多制冷用电。

中法武汉生态示范城启动区能源站

这个管网输送图就很直观了▼

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经济账算起来比较复杂。以武汉江岸区的江水源能源站为例,光能源站建设就要投6亿,这还不算地下管网铺设的成本。这类项目要回本,必须有“规模效应”。

如果建筑密度够高、总用冷面积够大、用户用冷的需求又足够稳定,每年的供冷收入是可以逐渐收回前期投资的。

所以问题就在这了:

对高频大客户,规模效应明显,单价也低;

对低频小客户,收固定的供冷费,大概率不如按电费计价的空调划算。

所以仅从节能角度看,集中供冷更胜一筹,但初期投入成本高,而且并不适用所有场景,这和东北城市那种整个城市集中供暖完全不同。

东北没有集中供暖是会死人的

说是城市过冬的支柱也不为过,完全不存在规模问题

(辽宁某热电厂,图:图虫创意)▼

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北方有没有优势?难说

北方有没有优势?难说

网上还有一种说法,因为北方集中供暖的管道是既有的,完全可以用起来,直接冬天供暖夏天供冷,岂不美哉。

这在原理上确实相通——都是用水传递温度,供暖流热水,供冷换冷冻水就行。

但相通不等于能复制,首先供冷需要一大批新投资,管网末端也要改造。更重要的,是国内不同地域的冷热需求差别太大了

看上去就是根管子,送完热水送冷水

其实还要做很多改造

(东北某城市集中供暖管道,图:alamy)▼

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还得再看一个概念——空调度日数(CDD26)。指的是当室外温度高于基准温度26℃时,将每天的温差累积加总得到的数值,单位是℃·d。这个数越大,说明这地方夏季供冷的需求时长和强度就越高,反之则越低

这就直接影响了集中供冷系统的经济性:因为能源站和管网的投资——几乎是恒定的,那供冷期越长就越经济

北京、上海、深圳的供冷需求就差异显著:深圳的空调度日数远高于上海,上海又远高于北京。深圳一年有近7个月需要供冷,而北京可能只有3个月,这多出来的4个月就是利润差距。

现在八月快结束了,北方已经能看到一点秋天的影子了▼

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如果我们综合上冬天供暖,就会发现:

以我所在的武汉为代表的夏热冬冷地区,优势最明显——冬季供暖、夏季供冷,设备管网不闲着,是集中供冷的沃土。

夏季从长江抽取23至29℃的江水,通过热泵带走建筑热量;冬季则反向从江水中提取热量供暖,一套系统解决冷暖两大需求。

济南CBD用的也是“同一管网、冷热同供”模式,夏季用冰蓄冷技术供冷,即夜间低谷电价时制冰储能,白天融冰供冷,利用峰谷电价差降低运行费用,冬季则切换为章丘电厂的余热供暖。

(图:@天下泉城)▼

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北方城市虽然有供暖管网的基础,但夏季高温天数相对较少,所以空调度日数低。

如果只为三个月夏天额外投资冷源和改造末端,设备大部分时间会闲置,账就算不过来。

徐州是一个例外,徐州用关停矿井中常年19℃的矿井水作为免费冷源,成本极低,可以搞集中供冷,但这属于资源型特例,难以复制。

(图:@新华社)▼

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而以深圳为代表的夏热冬暖城市,供冷需求在半年以上甚至全年,再叠加高密度商务区的适配场景,反而是现在集中供冷最看重的市场

深圳前海规划建设了10个冷站,建成后将是世界最大规模的区域供冷系统之一,正是基于这一逻辑。

集中供冷“致命软肋”

集中供冷“致命软肋”

集中供冷无法普及,如果说投资回报和地域差距是宏观原因,那从用户角度仔细一想,就会发现这和供暖在微观上有本质区别。

供暖的需求是稳定、统一、刚性的。冬天室内外温差近30℃,墙体也在散热,供暖一旦中断温度会迅速下降,所以必须24小时运行

但夏天空调对付的主要是室内热源和太阳辐射带来的热量,把温度降下来可能只要半小时,并不用一直开。

每个人对热的忍耐程度有所差别

可以自己选择把空调开几度、开多久

(图:alamy)▼

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供暖效率高,靠的是大温差——温差可达50℃以上,暖气片可以很烫。

但供冷的供水一般不低于5℃,回水不超过15℃,一进一出温差也就10℃左右。所以要搬运同样的热量,供冷需要的水流量是供暖的5倍,沿途输送能耗至少是6倍以上,太浪费了

前面这些是物理难题。但现实中,利益博弈往往是推不推得动一件事的关键原因,有点复杂:

开发商采用集中供冷,能省下中央空调的机房空间,楼盘还能打出“绿色低碳”的招牌,只要把房卖出去,后续运营就跟他无关了。

传统的中央空调系统需要空间来放置主机系统

(图:alamy)▼

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能源公司要面对低接入率和高运行成本,想盈利那是遥遥无期

物业公司则明显抵触这套系统,管理难度比普通空调难得多,维修养护复杂,吃力不讨好,还是先把物业费收齐吧。

而终端用户呢?现在集中供冷的收费方式五花八门,有的是按面积包月或包季收费,也有的按两部制(初装费+冷量使用费)。

但无论哪一种,对于自用住房都不太划算,比如你白天上班、晚上回家才开一会儿空调就凉快了,集中供冷那就太贵了。

结果就是一栋楼最终接入的不到三成,有的甚至只有3户愿意用,那还装个啥?

所以最终比较下来,凉快这件事,空调依然是王者地位,其灵活性和瞬时性是集中供冷在居民端难以追赶的,集中供冷没法大面积推广就很合理了。

不过在规模大、用冷集中、供冷期长的特定场景下,集中供冷的经济性就很突出了,其用户画像很明显就是商务区、CBD、大学城、大型产业园这种,其实还挺多的,可能你早就已经用上了

目前的应用场景主要还是商业区、学校等公共建筑

(图:@太原交通广播)▼

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*本文内容为作者提供,不代表地球知识局立场

封面:shutterstock