连日来,江苏徐州最高气温突破35℃,徐州泉山区荣盛城五期的部分居民,却享受着来自地下的清凉。
这股清凉,源于距离小区约2公里处的卧牛山煤矿废弃矿井。井筒内的水温常年保持在19℃左右。这些天然的“冷却液”,现在经过冬季所用的集中供暖管道,就能进入小区居民家中,送上丝丝凉意。“自从使用了集中供冷,每天家里只有23℃至25℃,既干燥又凉爽。”该小区78岁居民陈凤美说。
徐州矿务集团有限公司(以下简称“徐矿”)下属的江苏徐矿热力有限公司(以下简称“徐矿热力”)相关负责人介绍,与传统空调相比,这套系统能耗降低约50%,以目前试点小区近百户的供冷负荷测算,每年可减少二氧化碳排放约50吨。
不用开空调,利用矿井水就能集中供冷,这种资源利用方式要直面哪些技术挑战,又能否大面积推广?科技日报记者对此进行了采访。
第一问:为何用矿井水集中供冷?
卧牛山煤矿是徐矿的主力矿井之一,曾为国家工业建设输送了数十年“工业血液”。矿井关闭后,采空区逐渐被地下水填充,形成了巨大的地下“冷水库”。
“关闭的矿井曾经是累赘,但现在是一座能源宝库。”集中供冷项目科研团队执行负责人、深地科学与工程云龙湖实验室项目部副部长、中国矿业大学副教授凌云志介绍,团队调研了徐州14座废弃矿井,发现其地下水储量约有7000万立方米。如果将这些水全部用于集中供冷,可以供数十万户居民使用一夏。
在地下,徐州拥有一座座“大号冷库”;在地上,徐州还拥有大规模集中供暖管网,这套“血管”冬天送热水,夏天换成冷水,便能“一管两用”。
“我们将煤矿井筒上部的水抽取至地面换热站,通过换热器将管网内的水温稳定在20℃左右,再送入居民家中的地暖管,利用地板辐射实现全屋降温。”凌云志解释。
集中供冷项目科研团队负责人、东南大学教授张小松认为,徐州是全国老工业基地和资源型城市,在废弃工矿治理方面面临诸多挑战。关闭煤矿的地下涌水形成了庞大水体,有很强的制冷潜力。
第二问:怎么做到持续提供冷源?
矿井水“变废为宝”并非拿来即用。凌云志介绍,此前团队曾测试过煤矿地下水的酸碱度,氯离子、硫酸根离子浓度等指标,以防矿井水腐蚀管道或结垢堵塞。卧牛山矿井的水质呈弱酸性,所以团队在换热器中使用耐腐蚀的钛管进行换热。
但更具挑战的是居民家中的湿度控制。徐州地处黄淮之间,夏季闷热潮湿,若地暖管温度过低,冷凝水便会析出,导致地面湿滑、家具发霉,体感舒适度大打折扣。
科研团队和徐矿热力的技术团队,先后迭代了5套除湿方案,研发出新型水冷除湿机,高效降低空气湿度,同时加装循环风机和配套管道,确保室内湿度稳定控制在50%左右——处于体感最舒适的区间。
“想让水体持续供冷,还要让井筒内的水位和水温基本不变,做到‘取冷不取水’。”凌云志表示,矿井水经过室内使用后温度略有升高。用过的水将被回灌到卧牛山煤矿另一个井筒中,经过复杂的冷热循环后再流入取水井底部,确保冷源供给不断,且在抽取量远低于储水量的基础上,水温基本保持恒定。
第三问:是否能大规模推广?
今年6月1日起,荣盛城五期的集中供冷系统正式启动,将一直持续到9月30日,试点期间收费优惠,每平方米4元。
这项技术是否可以复制到其他资源枯竭型城市?“从理论上可以,但目前还仅仅是试点应用。能否大规模推广,要看当地是否有庞大的地下水体,能否与用户量匹配,还要看矿井水里的杂质是否会对现有管道造成腐蚀,另外也要看成本、收益能否平衡。”张小松说。
《“十五五”碳达峰行动方案》提出,合理布局建设储热蓄冷设施。这让凌云志踌躇满志:“未来,我们可以高效利用地下空间,把高价值的基础设施放在地下,为能源存储和地球深部能源的开发探路。”
连日来,江苏徐州最高气温突破35℃,徐州泉山区荣盛城五期的部分居民,却享受着来自地下的清凉。
这股清凉,源于距离小区约2公里处的卧牛山煤矿废弃矿井。井筒内的水温常年保持在19℃左右。这些天然的“冷却液”,现在经过冬季所用的集中供暖管道,就能进入小区居民家中,送上丝丝凉意。“自从使用了集中供冷,每天家里只有23℃至25℃,既干燥又凉爽。”该小区78岁居民陈凤美说。
徐州矿务集团有限公司(以下简称“徐矿”)下属的江苏徐矿热力有限公司(以下简称“徐矿热力”)相关负责人介绍,与传统空调相比,这套系统能耗降低约50%,以目前试点小区近百户的供冷负荷测算,每年可减少二氧化碳排放约50吨。
不用开空调,利用矿井水就能集中供冷,这种资源利用方式要直面哪些技术挑战,又能否大面积推广?科技日报记者对此进行了采访。
第一问:为何用矿井水集中供冷?
卧牛山煤矿是徐矿的主力矿井之一,曾为国家工业建设输送了数十年“工业血液”。矿井关闭后,采空区逐渐被地下水填充,形成了巨大的地下“冷水库”。
“关闭的矿井曾经是累赘,但现在是一座能源宝库。”集中供冷项目科研团队执行负责人、深地科学与工程云龙湖实验室项目部副部长、中国矿业大学副教授凌云志介绍,团队调研了徐州14座废弃矿井,发现其地下水储量约有7000万立方米。如果将这些水全部用于集中供冷,可以供数十万户居民使用一夏。
在地下,徐州拥有一座座“大号冷库”;在地上,徐州还拥有大规模集中供暖管网,这套“血管”冬天送热水,夏天换成冷水,便能“一管两用”。
“我们将煤矿井筒上部的水抽取至地面换热站,通过换热器将管网内的水温稳定在20℃左右,再送入居民家中的地暖管,利用地板辐射实现全屋降温。”凌云志解释。
集中供冷项目科研团队负责人、东南大学教授张小松认为,徐州是全国老工业基地和资源型城市,在废弃工矿治理方面面临诸多挑战。关闭煤矿的地下涌水形成了庞大水体,有很强的制冷潜力。
第二问:怎么做到持续提供冷源?
矿井水“变废为宝”并非拿来即用。凌云志介绍,此前团队曾测试过煤矿地下水的酸碱度,氯离子、硫酸根离子浓度等指标,以防矿井水腐蚀管道或结垢堵塞。卧牛山矿井的水质呈弱酸性,所以团队在换热器中使用耐腐蚀的钛管进行换热。
但更具挑战的是居民家中的湿度控制。徐州地处黄淮之间,夏季闷热潮湿,若地暖管温度过低,冷凝水便会析出,导致地面湿滑、家具发霉,体感舒适度大打折扣。
科研团队和徐矿热力的技术团队,先后迭代了5套除湿方案,研发出新型水冷除湿机,高效降低空气湿度,同时加装循环风机和配套管道,确保室内湿度稳定控制在50%左右——处于体感最舒适的区间。
“想让水体持续供冷,还要让井筒内的水位和水温基本不变,做到‘取冷不取水’。”凌云志表示,矿井水经过室内使用后温度略有升高。用过的水将被回灌到卧牛山煤矿另一个井筒中,经过复杂的冷热循环后再流入取水井底部,确保冷源供给不断,且在抽取量远低于储水量的基础上,水温基本保持恒定。
第三问:是否能大规模推广?
今年6月1日起,荣盛城五期的集中供冷系统正式启动,将一直持续到9月30日,试点期间收费优惠,每平方米4元。
这项技术是否可以复制到其他资源枯竭型城市?“从理论上可以,但目前还仅仅是试点应用。能否大规模推广,要看当地是否有庞大的地下水体,能否与用户量匹配,还要看矿井水里的杂质是否会对现有管道造成腐蚀,另外也要看成本、收益能否平衡。”张小松说。
《“十五五”碳达峰行动方案》提出,合理布局建设储热蓄冷设施。这让凌云志踌躇满志:“未来,我们可以高效利用地下空间,把高价值的基础设施放在地下,为能源存储和地球深部能源的开发探路。”
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