1、项目基本情况

西安大兴新区三民村再生水源热泵集中供热(冷)系统,创新运用 BOT 模式, 由四联智能技术股份有限公司与西安大兴新区管委会于 12 签署特许经营协议 议,采用西安市第一污水处理厂的排放水(再生水),为西安大兴新区三民村地 区 0 万平方米建筑物供热,属于在运营的、全国单体规模最大的污水源热泵供 热项目。项目于 16 年全面建成,截止 21 年度供热季,实际供热面积 160 万平方米。本项目采取直管到户的服务模式和智慧化的运维平台,实现了无 人值守,热源稳定,供热效果良好,用户满意度高。该项目的实施,对西安市“治 污减霾、保卫蓝天”意义重大,可助力中国 “碳达峰、碳中和”目标实现。

2、技术路线

该项目的建设,本着建设资源节约型、环境友好型社会、提高建筑能源利用 效率,改善人民居住环境的目标,响应国家建设绿色住宅、节能住宅的号召,利 用西安市第一污水处理厂的排放水,运用可再生能源技术,即再生水源热泵系统 集中供暖,替代常规锅炉集中供暖,在高效节能型系统设计及实施中,严格执行 《地源热泵系统工程技术规范》(GB5036609)中有关污水源热泵的相关条目, 合理采用污水源蓄含热能的资源条件,提高集中供暖系统的效能,最大限度地减少 少常规能源的消耗。

3、装机方案

(一)污水源引退水工艺流程 污水源引退水方案为:取水口→引流水井→蓄水稳流池→过滤器→水源侧直 流泵→污水换热器→出流水井→退水口。 工程实施中存在 254 米的过路顶管施工,顶管机采用适用于各种软土地质的 泥水平衡式顶管机顶进施工。

根据污水流量波动值确定蓄水稳流池的容积;根据再生水水质特点对引退水 管路进行水力计算,确定管道的口径尺寸。

(二)工程方案

对于该工程,污水源热泵系统采用间接连接方式,污水在污水换热器处换完 热量后直接排走,热泵主机采用普通的热泵机组。接入末端均为地板辐射供暖 末端,选择热源的供回水温度为 45/40℃。另外,根据项目建筑空间分布、冷热程度 负荷特点、热泵主机市场上最大容量等条件,最终确定采用一级分散式系统形式, 即集中建设一套提升泵站及蓄水稳流池,在各个用热小区分别建设多个热泵机房, 污水侧输配水管网为一套系统,热泵机房内其它设备各自承担各片区内的负荷。

(三)设备方案

机房设备按功能分为两类,一类是污水源热泵机房部分,包括:热泵机组、 板式换热器、采暖循环水泵;另外一类是污水提升泵房部分,主要设备为污水提 升泵。设备选择原则按照遵循设计相关各种手册、公司已有性质相似运行项目的 实际运行数据以及相关论文研究成果等。

对于管线系统,所选择的管径是根据一定流量下,保证管道比摩阻在经济比 摩阻范围内。对于蓄水稳流池容积的,所选容积可以保证蓄水稳流池内水位稳定, 使得污水管道内的流量稳定下来。

(四)机房智慧自控

西安大兴新区三民村再生水集中供热项系统已经实现无人值守,具有机房的 远程视频监控、音频监控、机房远程操作与监控的功能,可以通过 PC 端、移动 端 APP 实时查看地下机房运行状态和运行参数。

四联绿色能源指挥调度中心 四联绿色能源指挥调度中心

4、效益分析

(一)经济效益

(1)项目投资:项目投资费用总和为 190 亿元,总的投资费用指标为 9510 元/㎡。

(2)投资增量回收:采用污水源热泵系统供暖,较传统方式的投资增量的 静态回收年限为 459 年。

(3)财务评价:项目投资财务内部收益率(税后)为 864%,财务净现值 (ic=8%)80002 万元,总投资收益率为 976%。

(二)环保效益

本项目采用的是国家极力倡导的节能减排新技术,项目达产后,相比较传统 采暖系统可以年节约标煤 8300 余吨,减少二氧化碳排放 700 余吨,二氧化 硫排放 1 余吨,氮氧化合物 1 余吨,烟尘约 80 吨。 该项目的实施,对西安市的“治污减霾、保卫蓝天”意义重大,可助力中国 “碳达峰、碳中和”目标实现。

(三)社会效益 本项目是目前全球在运营的单体规模最大的再生水(污水)源热泵集中供暖 项目,具有极大的示范意义。项目建成后,多个相关部门和企、事业单位纷 纷与四联智能联系,希望推广使用该项技术。 17 年 11 月,原环境保护部部长李干杰一行在陕西调研大气污染防治工作 期间,实地考察了由四联智能建设和运营的西安市大兴新区再生水源热泵集中供水 热项目。原陕西省副省长张道宏陪同调研。

5、典型经验和做法

(一)商业模式创新

12 年与西安大兴新区管委会签订的《西安大兴新区三民村地区城市集中 供热工程项目特许经营协议》,属于四联智能在清洁能源供热(冷)领域的第二 个 BOT 项目。

(二)服务模式创新

西安大兴新区三民村再生水源集中供热项目,采取提倡的直管到户服务 模式,四联智能(热力公司)直接面对热用户,广泛采用自动化、智能化、智慧 199 化技术, 服务更及时、更周到,用户满意度高。

(三)新技术集成 本项目采用污水源热泵技术,属于可再生清洁能源,且是国家大力推广的在 建筑领域应用的高效节能技术之一。

(四)新材料与新设备应用 本项目的实施,选用了克莱门特、堃霖等国际知名品牌热泵主机、哈工大金属 涛宽流道板式换热器,属于当前创新性强、高技术的专利产品。

(五)准确供暖负荷计算 本项目居住建筑的供暖面积达 0 万平方米,规模比较大,供热负荷计算的 准确性,对设备容量与项目初投资以及系统运行费用的影响均较大。在施工图阶 段,在居住建筑及围护结构热工性能都确定后,四联智能对供热负荷需求进行了 准确的计算,并且结合了已有相似在运行项目冬季供热实际情况,最终确定了设计 计算参数,为热源设备及系统合理确定、优化运行策略恰当制定,提供了合理准确 的基础数据。

(六)加强水量与水质监测 在项目实施前,进一步加强污水处理厂水流量的实时监测,尤其在冬季的春季 节期间,有些工业企业由于放假污水排放量将减少,当然此时的生活污水量通常 会增加,所以对污水处理厂总排放水量的实时监测,给出该期间准确的流量波动 值,为蓄水稳流池的合理确定提供基础数据依据。同时,也要进一步加强排水的 水质监测,为直接式的污水源热泵系统应用做一些技术准备;另外,对于水质中 氯离子等指标进行测试,对于污水换热器材质或者镀层的选用提供依据。

(七)优化运行及维护管理 由于建筑热负荷跟室外实时气象参数是密不可分的,根据以往的运行经验, 对应室外气象参数的变化确定准确的优化调节方案,制定出一系列的调控操作规则 程,同时对运行管理人员进行上岗培训,使得该规模化集中供热工程发挥出其最 大的节能潜力;系统及系统中各环节设备按负荷均衡运行,延长设备及系统的寿命 行寿命。

区域供暖热项目会存在污水侧以及负荷侧系统庞大的问题,由于水力不平衡 冬季供热便会存在水泵输送浪费、主机出力浪费等问题。运行初始对于各末端均 0 进行系统调平衡,保证系统按照最初的设计理念以最节能的状态运行。 再生水源热泵运行过程中,污水侧与以往的传统的供暖方式存在较大差异, 在运行管理过程中,不断摸索潜污泵的维护维修、污水换热器的清洗、保养等, 对于该系统能够稳定、安全地进行供热服务至关重要。

6、问题和建议

(一)地热能集中供热(冷)项目运作模式 对于地热能集中供热(冷)项目运作模式,与企业认知不一,支持 地热能的部分政策在实施中难以落地。希望部门采取 PPP 模式以外的 BOT 模式推进,项目落地更快。

(二)地热能项目资金政策支持 北京、上海等地区,对于地热能项目开发,均有一定比例资金补助。希望各 地出台投资补助政策,适当降低地热能项目初期投资,促进地热能项目推广和 实施,以地热助力 “碳达峰、碳中和”目标实现。

(三)地热能项目用地政策支持 地热能供热项目,尤其是污水源热泵供热(冷)项目,需要建设能源中心和 蓄水稳流池,用地成为项目能否实施或延期实施的关键因素之一。 蓄水稳流池建设在地下,绿化用地地下空间即可满足要求。地热能项目建设 用地,希望灵活使用绿化用地地下空间,审批更便捷。