在《华尔街日报》最近发表的一篇论文能量研究者回顾了当前研究的设计和规划区域供热(DH)系统。他们旨在为指导初步步骤的国家提供低DH加热和冷却供应相关的市场份额。
研究:最优规划未来的区域供热著审查。图片来源:LegART / Shutterstock.com
背景
全球减少温室气体(GHG)排放是必要的,以满足目标设立的巴黎气候变化协议。为了减少温室气体排放所需的水平,可持续提供供热是至关重要的。DH已被证明是至关重要的,在许多国家和地区的努力包括可持续能源和提高能源效率。
第四代集中供热(4 gdh)系统预计未来的可持续能源计划做出最大的贡献。降低操作温度的DH的主要发展之一。从最初的4国民幸福指数的定义,技术在众多领域已经经历了系统开发为了实现的操作和设计低温DH (LTDH)的概念。高质量热阿特拉斯,这结合了地理的冷却和加热需求和可能的供给,是一个至关重要的DH规划要求。
热阿特拉斯的一个屏幕快照的荷兰PETA4映射应用程序。图片来源:江,M et al .,能量
DH潜在识别
一个完整的热图集包括热量需求的信息分布,可用的热量来源,和最好的供热选项对于一个给定的位置。有一个重要的各种热地图集不同国家之间的差距。大多数国家仍然需要开发相应的热地图集和全面的信息需求和供给的热量。
中央供暖和地方之间的主要成本差异热代正是DH优于当地热量的一代。竞争力可以显著减少参与DH系统相比,如果成本太高热量生成的成本优势。个人提供的经济比较方法和DH供应未来DH的识别需要的可能性。高分辨率和高质量的热阿特拉斯需要这种比较。
热量需求预测和热集成
用户行为的不确定性所引起的预测误差用于聚合区域热经常小于单个建筑的多样性在能源使用各种各样的客户资料。变量,包括室内温度设定值,它与人类的行为有关,本质上都是随机输入的热量需求预测个体建筑。
借助惠普,地热能可以创建任何加热和冷却。生物质提供重要的好处超过其他可持续资源。首先,生物质是可分派而供热不散。然而,由于生物量显著不同于地区的可用性,再DH很多地方并不是一个解决方案。在DH的使用太阳能系统是一种专门研究技术,仍然是研究者感兴趣的。一个太阳能DH系统可以分为集中式或分布式。
未来的设计
DH拓扑设计的主要目标是优化DH空间布置的管道。最小生成树(MST)可以解决问题通过应用图论技术找到最短的DH路径。现代DH系统是由分散的热量单位热源。因此,热的最佳规模和规划单位和热生产设施和热单位对DH系统是一个关键的挑战。
确保重大基础设施项目,比如DH造福社会长期来看,系统架构应根据长期规划优化。由于大小的DH系统的非线性优化问题,现有的数值模型大多患有高处理成本。
第五代区加热和冷却(5 gdhc)系统是双向的,分散的系统,采用冷却装置和本地热泵提供区域的冷却和加热操作时,地面的温度要求。由于它能够恢复额外的低温能源,减少热损失引起的轻微的地面和流体之间的温差,并提供冷却和加热服务,该系统从科学界最近倍受关注。如果权力和热网格之间的协同作用提供了一个更高效的能源供应,这一概念可能会带来一个新时代能源供应行业。
IEA成员国生物能源的人口密度,FAOSTAT的数据,2018年的数据。图片来源:江,M et al .,能量
结论
研究结果表明理想的规划和设计的富有成效的和持久的DH系统。背后的推动力量建立一个高质量的热阿特拉斯是一个精确的估计区热需求,主力是彻底的映射可持续的热源。
生物技术、地热能和太阳能被证明是成熟的直接应用在DH系统,允许可再生热量资源的引入。由于特定的激励可再生资源,特别注意应该致力于减少不必要的DH系统之间的竞争和过度heat-based再生热源。
源
江,m;Rindt c;Smeulders, D.M.J.最优规划未来的区域供热著审查,能量2022年,7160人。DOI:https://www.mdpi.com/1996-1073/15/19/7160
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