Рекуперация тепла в устойчивых городах
1. Основная ценность: эффективное использование городских «невидимых накопителей энергии».
Замещение энергии: общее количество отработанного тепла в городах мира может покрыть потребности в отоплении зданий; Отходящее тепло из 22 стран ЕС может удовлетворить более 50% спроса на энергию.
Значительное сокращение выбросов углекислого газа: переработка 1 тонны отработанного тепла ≈ сокращение выбросов CO₂ на 0,2–0,3 тонны является ключевым рычагом достижения углеродной нейтральности в городах.
Экономика и безопасность: снизить зависимость от ископаемого топлива, стабилизировать колебания цен на энергию и повысить энергетическую автономность городов.
2. Основные источники и технологии утилизации отработанного тепла.
1. Городские сточные/оборотные воды (наиболее стабильные и масштабные).
Источник тепла: бытовые сточные воды, оборотная вода, стабильная температура в течение всего года (10-25 градусов).
Технология: Тепловой насос с источником сточных вод (прямое извлечение/косвенный теплообмен), КПД может достигать 3-5.
Применение: Централизованное отопление/охлаждение, горячее водоснабжение.
Пример: Пекинская установка по очистке воды Цинхэ обеспечивает охлаждение и обогрев 1,6 миллиона квадратных метров, сокращая выбросы CO ₂ примерно на 50 000 тонн в год; Проект источника тепла из регенерированной воды в Циндао имеет годовую тепловую мощность 5,444 миллиона ГДж и экономит 28 000 тонн угля.
2. Отходящее тепло центров обработки данных (высококачественное-, постоянно стабильное)
Источник тепла: рассеивание тепла сервером (30-45 градусов), непрерывное излучение в течение года.
Технология: рециркуляция с жидкостным или воздушным-охлаждением + нагрев тепловым насосом, комбинированное производство тепла, электричества и охлаждения.
Применение: Отопление прилегающих зданий, теплиц и абсорбционное охлаждение.
Пример: Центр обработки данных Alibaba Zhangbei обеспечивает отходящее тепло для теплицы площадью 100 000 квадратных метров, снижая PUE до 1,08.
3. Промышленные отходы тепла (большое количество, широкий диапазон марок)
Источники тепла: оборотная вода электростанций, отходящее тепло химической/сталелитейной/нефтехимической промышленности, дымовые газы и тепло конденсации пара (20-300 градусов).
Технология: Каскадный теплообмен, абсорбционный тепловой насос на основе бромида лития, впрыск пара, транспортировка по трубопроводам-на большие расстояния.
Применение: Городское централизованное отопление, повторное использование в промышленности.
Пример: 100-километровая трубопроводная сеть Цзинаня «Говорит о тепле в Цзинань» заменяет 1,3 миллиона тонн условного угля ежегодно, снабжая 100 миллионов квадратных метров; Циндао Нефтехимическая отходящее тепло+каскадное отопление природным газом.
4. Отходящее тепло городских общественных объектов (рассеянное и легко упускаемое из виду)
Источник тепла: рассеивание тепла в метро/туннеле, выхлопные газы торговых центров/супермаркетов, подземный гараж, дымовые газы мусоросжигательного завода.
Технология: теплообмен воздух/вода-вода, малые кластеры тепловых насосов, интеграция региональных энергетических сетей.
Пример: тепловая энергетическая сеть Марина-Бэй протяженностью 15 км в Сингапуре объединяет сжигание мусора, центры обработки данных и отработанное тепло метро для обеспечения 2 миллионов квадратных метров, что снижает потребление энергии для кондиционирования воздуха на 40%.
5. Отходящее тепло зданий и систем отопления, вентиляции и кондиционирования (конец цикла)
Источники тепла: тепло конденсации от кондиционирования воздуха, отработанное тепло выхлопных газов и отходящее тепло от горячего водоснабжения.
Технология: Полный теплообменник, рекуперация тепла конденсации, водонагреватель теплового насоса.
Ценность: Сокращение собственного энергопотребления здания на 20–40%.
