奧運(yùn)村的“綠色空調(diào)”
坐落在北京奧林匹克中心區(qū)西北側(cè)的奧運(yùn)村，是1.7萬(wàn)多名運(yùn)動(dòng)員和體育官員居住和生活的地方。時(shí)值夏季，來(lái)自世界各地的“村民”們正愜意地享受著由一種“綠色空調(diào)”送出的清新涼風(fēng)。
“這是一種有別于傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的再生水熱泵系統(tǒng)，它在保證為運(yùn)動(dòng)員們提供舒適生活環(huán)境的同時(shí)，又達(dá)到了節(jié)能降耗和零排放、無(wú)污染的目標(biāo)。”日前，在接受《科學(xué)時(shí)報(bào)》采訪時(shí)，北京市地質(zhì)勘察技術(shù)院總工程師李文偉揭示了奧運(yùn)村“綠色空調(diào)”的奧秘。
綠色奧運(yùn)瞄準(zhǔn)地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用
2001年7月13日，北京申奧成功。中國(guó)在申奧報(bào)告中提出，將在奧運(yùn)公園地區(qū)使用清潔能源，地?zé)岜涣袨橹饕_(kāi)發(fā)利用的清潔能源之一。這是“綠色奧運(yùn)”的承諾之一。
為落實(shí)三大理念，兌現(xiàn)申奧承諾，2002年，北京市發(fā)改委、北京市國(guó)土資源局委托北京市地質(zhì)勘察技術(shù)院對(duì)奧運(yùn)公園地區(qū)進(jìn)行了地?zé)豳Y源勘察，并組織了北京地?zé)釃?guó)際研討會(huì)。
北京市地質(zhì)勘察技術(shù)院在奧運(yùn)公園地區(qū)開(kāi)展了地?zé)豳Y源勘察論證，并成功鉆鑿了地?zé)峥碧骄?004年，經(jīng)專家論證，奧運(yùn)公園地區(qū)的地?zé)豳Y源可以滿足奧運(yùn)村供暖及熱水的需求，但奧運(yùn)會(huì)時(shí)值夏季，需要較大的冷源，中低溫地?zé)崴评湫瘦^低，必須另外增設(shè)制冷系統(tǒng)才能滿足奧運(yùn)期間的制冷需要。
有沒(méi)有更好的冷熱源供應(yīng)方式呢？
再生水熱泵系統(tǒng)取代傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)
北京市地質(zhì)勘察技術(shù)院的廣大技術(shù)人員開(kāi)展了新的科技攻關(guān)，對(duì)奧運(yùn)村周邊可利用的其他清潔能源進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)查。
他們最為拿手的淺層地溫能利用方案被提出來(lái)，接著又被否定。因?yàn)閵W運(yùn)公園地區(qū)處于基巖巖溶比較發(fā)達(dá)的區(qū)域，第四系地層薄，打井和地埋管施工可能引起巖溶塌陷，帶來(lái)地質(zhì)災(zāi)害。事情似乎走進(jìn)了死胡同。
北京市地質(zhì)勘察技術(shù)院的地質(zhì)專家開(kāi)始在更大范圍內(nèi)尋找可利用的清潔能源。奧運(yùn)公園北側(cè)清河污水處理廠的再生水此時(shí)進(jìn)入了他們的視野。
據(jù)李文偉介紹，清河污水處理廠每天處理的污水超過(guò)40萬(wàn)噸，經(jīng)過(guò)處理后的二級(jí)排放水就是再生水。奧運(yùn)會(huì)項(xiàng)目賽時(shí)最大日用水量為7.5萬(wàn)噸，賽后最大日用水量為6萬(wàn)噸，用水量完全有保障。技術(shù)人員對(duì)這些再生水進(jìn)行了長(zhǎng)期的水溫、水量、水質(zhì)監(jiān)測(cè)和試驗(yàn)。
結(jié)果表明，夏季水溫最高達(dá)26.5攝氏度，冬季水溫最低為12.5攝氏度，與室外大氣溫度溫差達(dá)10~20攝氏度，是良好的低溫?zé)嵩，并且能提取可觀的能量，是綠色可再生能源。
不過(guò)，開(kāi)發(fā)利用再生水，水質(zhì)是一個(gè)難題。北京市地質(zhì)勘察技術(shù)院的技術(shù)人員和國(guó)內(nèi)外專家組成攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，針對(duì)項(xiàng)目需要解決的問(wèn)題，逐一制定了周密的實(shí)驗(yàn)、測(cè)試方案，通過(guò)搭建試驗(yàn)臺(tái)對(duì)再生水的結(jié)垢、腐蝕、堵塞進(jìn)行機(jī)理分析，查清再生水過(guò)濾、換熱影響效果因素，找到了解決措施，完成了系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型與技術(shù)參數(shù)確定。“奧運(yùn)村再生水熱能綜合利用系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究”項(xiàng)目在2005年被科技部、北京市科委列入國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃，得到了支持。
經(jīng)過(guò)不懈努力，再生水熱能綜合利用關(guān)鍵技術(shù)終于解決了。2005年11月，奧運(yùn)村再生水熱泵冷熱源項(xiàng)目方案通過(guò)了北京市發(fā)改委組織的專家評(píng)審，項(xiàng)目正式啟動(dòng)。
奧運(yùn)村內(nèi)實(shí)現(xiàn)“零”污染、“零”排放
奧運(yùn)村再生水熱泵冷熱源系統(tǒng)主要由再生水取水、退水管線、換熱站、中心機(jī)房、奧運(yùn)村末端散熱器4個(gè)部分組成。
系統(tǒng)的心臟是熱泵機(jī)組，熱泵機(jī)組內(nèi)循環(huán)著一種制冷工質(zhì)R134a。R134a是氟利昂家族的一員，不破壞大氣臭氧層。夏季制冷時(shí)，設(shè)置在各個(gè)房間內(nèi)的風(fēng)機(jī)盤管吹出徐徐涼風(fēng)，把房間熱量通過(guò)冷凍水循環(huán)（5攝氏度供水、12攝氏度回水）帶入熱泵機(jī)組蒸發(fā)器。在蒸發(fā)器內(nèi)，R134a吸收冷凍水中的熱量，由液態(tài)變成氣態(tài)，壓縮機(jī)作功，將氣態(tài)R134a從蒸發(fā)器中抽出，壓縮成高溫高壓氣體進(jìn)入冷凝器。在冷凝器內(nèi)由氣體變?yōu)橐后w，將吸收的熱量釋放到來(lái)自換熱站的干凈封閉的循環(huán)水中（29攝氏度供水、39攝氏度回水），再生水經(jīng)過(guò)換熱站提升泵的提升進(jìn)入自清洗過(guò)濾器，過(guò)濾后進(jìn)入換熱器。在換熱器內(nèi)與來(lái)自?shī)W運(yùn)村中心機(jī)房的干凈封閉的循環(huán)水進(jìn)行換熱，最終將熱量排入再生水中，再生水的溫度由26攝氏度最高升到35攝氏度。不改變水質(zhì)、不消耗水量的再生水最后仍排入清河。這樣，以再生水替代冷卻塔散熱，奧運(yùn)村沒(méi)有了冷卻塔，沒(méi)有了冷卻塔的噪音、水霧污染，悄無(wú)聲息地實(shí)現(xiàn)了制冷，為奧運(yùn)村創(chuàng)造了安靜、舒適的環(huán)境。
這就是再生水熱泵冷熱源系統(tǒng)為奧運(yùn)村制冷、散熱的秘密
2006年4月，奧運(yùn)村再生水熱泵冷熱源項(xiàng)目正式開(kāi)工建設(shè)。2007年6月30日，北京地質(zhì)勘察技術(shù)院按計(jì)劃完成外管線鋪設(shè)、機(jī)房設(shè)備安裝等主要工程。
2007年8月，項(xiàng)目開(kāi)始系統(tǒng)的制冷調(diào)試及試運(yùn)行。北京市地質(zhì)勘察技術(shù)院和國(guó)奧投資發(fā)展有限公司兩家業(yè)主單位組織5家設(shè)計(jì)、7家施工、4家監(jiān)理及主要設(shè)備供應(yīng)商等單位，開(kāi)啟風(fēng)機(jī)盤管1.2萬(wàn)臺(tái)（約占總數(shù)的80%）、熱泵機(jī)組3臺(tái)、冷水機(jī)組2臺(tái)，完成系統(tǒng)的制冷調(diào)試。2007年9月6日，奧運(yùn)村再生水冷熱源項(xiàng)目為奧運(yùn)村送來(lái)第一股清新的涼風(fēng)。2007年11月～2008年3月，北京市地質(zhì)勘察技術(shù)院又完成了系統(tǒng)的供暖調(diào)試及滿足奧運(yùn)村冬季施工的低溫供暖。
據(jù)北京市地質(zhì)勘察技術(shù)院副院長(zhǎng)黃學(xué)勤介紹，奧運(yùn)村再生水熱泵冷熱源項(xiàng)目建成后，夏季相對(duì)于常規(guī)制冷方式，可以節(jié)約電能20％以上，冬季每年從再生水中提取能量折合標(biāo)煤約3600噸，折合天然氣約270立方米，比燃煤采暖可減排二氧化碳8600噸、二氧化硫48噸、粉塵80噸。而且冬季采暖采用輻射式地板采暖，相對(duì)于傳統(tǒng)散熱器的對(duì)流，熱效率高，可節(jié)能30％。
奧運(yùn)村再生水熱泵冷熱源項(xiàng)目第一次將再生水熱泵冷熱源系統(tǒng)運(yùn)用于奧運(yùn)村建筑中，實(shí)現(xiàn)了奧運(yùn)村內(nèi)“零”污染、“零”排放，兌現(xiàn)了北京對(duì)國(guó)際奧委會(huì)及國(guó)際社會(huì)的承諾，成為“綠色奧運(yùn)”的亮點(diǎn)工程。
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