国家能源局入编案例：上海世博城市最佳实践区江水源空调系统运行项目

国家能源局入编案例

上海世博城市最佳实践区

江水源空调系统运行项目

一、项目基本情况

上海世博城市最佳实践区（以下简称实践区），总用地面积约为15.07 公顷（本项目占地面积约13公顷，不包括当代艺术博物馆，规划建设总建筑面积约25 万㎡）。目前园区内现有商业建筑约23栋，属于办公、商业、餐饮等各种业态的复合街区，已通过美国绿色建筑协会LEED（绿色社区）铂金级认证，成为全亚洲首个获得该级别认证的项目。

二、供暖面积

城市最佳实践区能源中心江水源空调系统位于黄浦江西岸。原用于世博会E 区能源供应。世博会时期总建筑面积14.6万㎡，总冷负荷3.2万kW；世博会后预计总建筑面积35万㎡，总冷负荷4万kW，总热负荷1.4万kW。

三、技术路线及工艺流程

（1）技术路线确定

世博项目建筑供能要求绿色、低碳、环保。建设期间经过对各种建筑供冷供热的技术路线：冰蓄冷、水蓄冷、地源热泵与空气源热泵等进行综合对比分析，最后经专家会讨论确定为采用江水源热泵系统，为世博期间和后世博区域内建筑供冷供暖。

现有能源中心选用江水源热泵系统作为空调系统的冷热源，具备以下有利条件：

a. 原南市电厂取、排水口可利用；

b. 技术成熟，国内外均有成功的应用；

c. 采用江水作为冷热源，具有较好的环保效益；

d. 基地处于黄浦江边，有条件采用节能、生态、环保的江水源热泵系统；

e. 采用江水源热泵系统，可以避免在建筑物上设置冷却塔或室外机组，减少热岛效应，并使建筑环境更加美观。

最后经专家会讨论确定为采用江水源热泵系统，为世博期间和后世博区域内建筑供冷供暖。

（2）江水源热泵系统流程图

图1  江水源热泵系统流程图

四、主要设备选型

能源中心选用江水源热泵系统作为空调系统的冷热源。共采用1 台制冷量为9103kW 制热量为10101kW 的离心式江水源热泵机组，2 台制冷量为2096kW 制热量为2272kW 的螺杆式江水源热泵机组以及4 台制冷量为7032kW 的离心式江水源冷水机组。采用3 台制热量为4035kW/台的直燃型溴化锂吸收式机组作为辅助热源，满足冬季供暖需求。

五、生产运行情况

能源中心的运行整体上依靠BA 系统控制。每年在供能期（供冷/供热）开始前，运维团队会走访园区，通过征询表了解租户需求并制定合理的供能计划。在供能期间，租户额外的需求会通过物业以通知函的形式告知运维团队，临时调整能源中心的运行。园区的供冷期为5 月15 日-10 月15日，供暖期为12 月15 日-次年3 月15 日。每天正常的供能时间为8：00-23：00。目前园区总供能面积约为20 万㎡，随着新的租户入驻，后续供能面积将达到25 万㎡。运维团队人员根据冷热源机组运行规程及日常积累的运行管理经验对整个空调系统进行运行维护，通过集中控制系统对机组、水泵、电动阀等进行调节，以应对和匹配不断变化的末端负荷。

供冷和供热期的机组运行策略分别见表2 和表3。夏季（7 月至8 月）供冷时运维团队通常会提前2 h（即早上6 ：00）开启冷机，晚上10：30左右停机，但水泵会延时运行至23：00以消耗冷冻水中储存的冷量进行最大化利用；而供冷初期和末期则是早上7：30左右开启冷机。7 月至8月按照负荷以1 到2 台离心机为主；供冷初期和末期使用1台或2台螺杆机。供热时由于天然气的运行费用高于用电则优先使用螺杆机。当江水温度低于7°C 或江水水位低于1.5m时则使用溴化锂机组。

六、建设运营模式

实践区能源中心由企业自行投资，空调供能除了几家餐饮单位采用按面积收费，其余场馆均按能量计计量的数据收费。按面积收费标准为16元/㎡，按能量计收费标准为：制冷1.07元/kWh，制热：1.28元/kWh。每月抄表，由租户签字确认后，以账单形式递交给租户。

目前园区大部分都按能量计收费，按实结算，有效解决了之前按面积收费时，出现的一边开空调，一边开窗、开门等浪费能源的问题。

七、项目经济性

城市最佳实践区能源中心江水源空调系统位于黄浦江西岸，该项目建设单位为上海世博土地控股有限公司，总投资约7500 万元，于2010 年4 月投入使用，世博会结束后，资产划拨给上海世博发展（集团）有限公司。

上海世博城市最佳实践区商务有限公司为上海世博发展集团全资子公司，于2012 年2 月1 日正式成立。公司受集团委托，负责实施城市最佳实践区的整体规划、开发、运营和管理；依托后世博开发和黄浦区建设世博滨江文化博览商务区的发展契机，打造集创意设计、交流展示、产品体验等为一体，具有世博特征和上海特色的文化创意街区。

八、环境及社会效益

1. 社会效益良好

2010 年上海世博会城市最佳实践区是世博会历史上的一个创举，紧扣主题和面向实践的展示内容、优美舒适和低碳生态的街区环境，不仅使一般游客深受启示，而且成为城市领导和专业人士交流、分享、推广城市最佳实践的全球平台，获得大众媒体和国际社会的广泛好评。然而，城市最佳实践区的使命尚未完全实现。它不仅是“世博亮点展区”，还应当成为“街区改造范例”。当世博会降下帷幕之际，城市最佳实践区作为街区改造范例的实践过程也悄然开始，继续演绎“城市，让生活更美好”的世博主题，将为上海城市的“后世博发展”树立新的标杆。

现在北街坊以商务办公为主、商业服务和文化休闲为辅，南街坊以商业服务和文化休闲为主、商务办公为辅，形成复合互补、动静相宜的功能布局。当初为世博建设的江水源热泵系统仍然在发挥着重要的低碳减排作用。

2. 环保效益卓越

项目建筑面积32万㎡，供冷供热面积25万㎡，冬季可使用江水源热泵进行供热,大大减少了天然气的燃烧排放，碳排放与同类建筑相比降低很多。夏季采用江水冷却，年节约水量约3.7万m3。与燃气供暖对标，该项目可减少碳排放量2432.25t。

3. 经济效益显著

作为园区的核心配套供能系统，江水源空调系统每年可盈利约150 万元，能确保整个系统的可持续发展。

九、典型经验和做法

1. 江水源热泵的能源利用效率和节能特性

江水源热泵的能源利用效率要高于传统的空调冷热源系统。这是由于黄浦江水温度夏季最不利的情况约32℃，大多数情况低于28℃；冬季黄浦江水温度最低在6℃，但大多数温度高于7℃，热泵机组在这些情况下制热效率要高于空气源热泵。

2. 环境保护效应显著

水源热泵利用地表水作为热泵机组的冷却介质，对水质没有影响，只是将热量带入江中。在本项目中采用黄浦江水源热泵，可以避免常规空调使用冷却塔造成的飘水、噪音、滋生细菌等问题，起到美化世博园区景观，另外，由于冬季供暖和生活热水也可以同时由水源热泵提供，遥免了在该区域设置大量锅炉房，消除了烟囱和烟尘排放。黄浦江水源热泵空调排热利用江水带走，可以避免常规空调系统冷却塔向空气散热造成世博园区的局部高温，从整体上降低了世博园区和城市下风侧区域内的空气温度，从而缓解世博园区非空调区的酷热和城市的“热岛”效应。冬季通过热泵从黄浦江水中提取热量供热，节约一次能源的消耗。世博园区内无需设置冷却塔和锅炉等设备，不必向大气排放污染物及热量，具有较好的环保效益、根据计算，采用江水源热泵在局部可以降低空气温度2～3℃，以风速3m/s，作为整体在公共活动中心100m高度范围内可以有效降低空气温度0.1℃。

3. 水源热泵具备更高可靠性和稳定性

水源热泵已经成功的在国内外的多个项目中得到应用，日本的箱崎河水源热泵等一批早期项目已经成功应用20 年。事实证明只要水源热泵系统的水源供应可以保证，即水温、水质、水量得到保证，系统运行的稳定性和可靠性是很高的。就目前黄浦江情况来看，冬夏季的水温、水质状况还是比较理想的，每年水温保持稳定。加之世博场馆大多处于黄浦江边而建，距离水源较近，取水所需泵耗较小，各种条件均表明在本项目中黄浦江水可以作为比空气源更可靠和稳定的空调系统冷热源。

4. 水源热泵对能源短缺和价格上涨的敏感性

水源热泵在冬季不需要锅炉等燃烧设备，全年投入的主要能源为电力，提取的江水中的自然能源可以视为可再生能源，应对能源危机和能源价格上涨问题效果显著。电力价格由于影响层面多，因此一般相对稳定。

5. 持续运行的经济性

江水源热泵通过投入少量高品位的电能提取江水中的自然能源，符合能源梯级利用的基本原理，本身效率较高，节省了高品位能源，因此具有较好的经济性。传统的空调系统在夏季和江水源热泵运行费用基本相当，但在过渡季节、供应生活热水、冬季供暖、冬季内区供冷等场合均要差于江水源热泵、加上江水源热泵的能源费用基本对能源价格上涨敏感性较小，因此持久运行的江水源热泵系统要比传统空调系统更经济。

十、问题和建议

1. 本项目现有控制系统从2010 年世博会开始运行至今，控制系统运行时间较长，部分硬件老化，造成设备经常掉线，影响设备运行，现场设备经常需要切换到本地控制，手动就地运行设备；在运行中设备缺乏联动控制逻辑，日常运行只能依靠人工手动启动停止设备，整个控制系统不能实现自动控制。控制系统的软硬件还有升级改造潜力。

2. 由于江水系统为直接供应式，且运行时间较长，受黄浦江水质的影响部分机组冷凝器铜管有腐蚀现象，运行中出现机组冷凝器铜管破裂，江水进入制冷机内，造成机组故障，且铜管因泄漏封堵较多，导致运行效率降低，建议结合机组运行情况，制定计划，解决江水过滤防腐问题。