全電力社會園區熱耦合 儲冰系統和熱泵完美互動。
摘要
在許多行業和私人領域，供暖成本和能源消耗是重要的成本因素。根據德國聯邦環境局統計，供暖佔德國最終能源消耗量超過 50%。這種潛力為業務最佳化和永續行動提供了廣泛的機會。
其中一項前景良好的解決方案便是熱耦合。它將不同的熱能系統連接起來，以盡可能提高能源效率和資源利用率。在布隆貝格的全電力社會園區，它在部門耦合中發揮著核心作用，以確保園區的能源自給自足。
區供暖及供冷系統的組成部分之一是 12 kWp 的冰能量圍欄
透過區供暖及供冷系統實現高效供暖
在全電力社會園區，第五代區供暖及供冷系統 (5GDHC) 確保供暖的最高效率和永續性。這個中央供應網路涵蓋了園區內全部應用的供暖和供冷需求，包括立方體、展館和充電場。它專為低系統溫度而設計，最高工作溫度為 35 °C。
一個網路，各種優點
第五代區供暖及供冷系統 (5GDHC)
具有眾多優勢：
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工作溫度低：與傳統系統（約 70 °C）相比，5GDHC 網路的工作溫度顯著降低（5 至 35 °C）。溫度降低可以大幅提高熱泵的效率。
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高效率：COP 代表「性能係數」，描述了產生或傳輸的熱量/冷氣能力與其所需的驅動功率之間的關係。COP 值為六表示，熱泵僅用一單位電能即可獲得六單位熱能。
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複雜的能源管理：在全電力社會園區中，使用七種不同的能源來最佳化年度性能係數 (JAZ)。其中包括生產過程中的廢熱 (300 kWp)、兩個乾式冷卻器 (1,400 kWp) 以及電動車技術中心的廢熱 (76 kWp)、儲能系統的廢熱 (50 kWp)、冰能量圍欄（12 kWp ）和儲冰系統（55 kWp）。
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熱損失更低，安裝成本更低：較低的工作溫度可減少管網中的熱損失，從而最佳化效率。絕緣材料用量和工作量減少，這也節省了成本。
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365 天靈活無比：5GDHC 網路的 6 管系統（2 個供熱、2 供冷、2 個熱回收）可同時進行供冷、供熱和熱回收。它可以同時平衡熱負荷和冷負荷，並最佳化能量分配，尤其是在季節過渡時期。
從資料開始
為確保系統高效運作，需要實現全面的資料透明度並監控全部能量流。超過 60 個熱測量點和 100 個電氣測量點連續記錄必要的資料。一個被動能源管理系統評估這些能量流，一個主動能源管理持續監控並最佳化這些能量流。
在布隆貝格全電力社會園區的熱動力中心，清楚地解釋了 5GDHC 網路的 6 管系統如何平衡同時發生的熱負荷和冷負荷
一顆冰做的心
熱動力中心由一個儲冰系統、兩個熱泵和智慧源管理系統組成，構成了系統的核心。它保證了整個園區的集中供冷、供熱。這兩個
熱泵的加熱功率為 85.6 kW，冷卻功率為 134 kW。
這些熱泵由園區的再生能源提供動力。如果光伏和風能不足，則使用儲存的電能或從公共電網獲得綠色電力。目標在於使園區很大程度上實現能源自給自足。
靈活融化
儲冰系統由放置在地下並裝滿水的水箱組成。它配備了許多小管道，防凍鹽水在這些小管道內循環流動。透過提取熱交換器從水中去除熱能，形成冰。如有必要，會透過再生熱交換器為儲冰系統供應熱量，這些熱量來自各種來源，例如園區內的能量圍欄或連接的生產建築（製程廢熱、兩個乾式冷卻器）。
儲冰系統利用水的特殊性質，當水從液態轉變為固態時，可以儲存或釋放大量能量。釋放或吸收約 334 J/g 的能量。藉此，高效儲存和釋放熱能。儲冰系統適合作為園區熱泵的能源。儲冰系統總容量為 103 m³。所需的結冰程度為 80% 至 90%。根據季節的不同，溫度範圍在 0 至 20 °C 之間。
性能資料
- 冷氣能力 8,600 kWh
- 加熱功率 WP 2 x 42.8 kW（5 至 7 K）
- 冷卻功率 WP 2 x 41.6 kW (3 K)
- 冷氣能力 WP 和冰蓄冷 134 kW (5 K)
這種「擺式儲存」能源管理的一大挑戰在於始終提供足夠的冷量或熱量來為客戶製冷或供暖。這意味著冰塊在供暖期（冬季）結束時理想地完全形成（結冰程度 80 至 90%），並在供冷期（夏季）結束時再次融化（水溫為 20 °C）。只有透過這種方式，儲冰系統才能作為熱泵的有效能量來源。
