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三菱重工荣获2021年度日本“节能中心会长奖”

来源:三菱重工 作者:三菱重工

2022-05-26 15:57:00

 · 着眼于700KW规模的浅层地热资源、贯通全年的冷热循环利用、有效的使用了可再生能源。

 · 该系统采用减少向大气排放热量、全年从地下含水层中提取的冷热量收支归零的技术,为保护地球环境做出贡献。

三菱重工制冷空调系统株式会社(Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems, Ltd.以下简称MTH)获得了由日本节能中心主办、经济产业省支持的2021年节能奖-节能案例类《节能中心会长奖》,以表彰其利用地下含水层蓄热的工厂空调系统的节能性。利用储存在地下含水层中的地下水作为供暖和供冷的热源,其节能性和对环境的低负荷性获得了高度评价。MTH是首次在节能案例类别评比中获此奖项。

地下含水层热能资源的利用
将地下含水层蓄热空调系统产品化

含水层蓄热是指利用由沙砾、地下水等构成的地质层作为巨大的储热层,将夏季空调供冷时的排热量储存到地下含水层、冬季空调供暖时将排冷量储存到地下含水层,即供暖时使用夏季的蓄热、供冷时使用冬季的蓄冷,有效利用季节变换产生的冷量和热量的一种形式。本次获奖的系统,使用对环境负荷小的高效离心式热泵冷水机组作为系统主机,构建了一个绿色环保、可持续使用的地下水源热泵系统,可为一栋大型工厂车间(负荷约700KW)提供空调供冷、供暖服务。

系统示意图

本次采访了地下含水层蓄热空调系统的开发、维修以及使用部门的负责人,以下是他们对于系统的介绍。


三菱重工制冷空调系统株式会社(MTH)系统开发负责人
与以前的系统相比新系统实现了大幅度的节能和CO₂减排



以往的高效变频离心式冷水机组存在热源测的问题,几乎都是只用于空调制冷。为了解决这个问题,我们开展了含水层蓄热空调系统的开发,并将其产品化。在2015~2019年,我们参加了由日本环境省主导的CO₂减排对策强化引导型技术开发·验证项目,并在当时位于高砂制作所内的MTH高砂工厂安装了含水层蓄热空调系统。开展了空调用供冷、供热的验证实验,因为和之前使用的燃气吸收式冷热水机组以及风冷热泵机组构成的空调系统相比,新系统显示出大幅度节能、CO₂减排的特点,因此我们加快了新系统开发·产品化的步伐。

之后MTH从高砂制作所搬迁到神户造船所,需要在新车间安装空调设备。我们向神户地区设施组、人事劳政部以及与我们在同一工厂内进行生产的三菱重工机械系统株式会社(MHIMS)说明了迄今为止含水层蓄热空调系统的开发成果,并获得了各部门的高度认可,由此,产品化的含水层蓄热空调系统第一次实现了真正意义上的安装运行。

虽说如此,系统的开发及安装过程并非顺畅。2015年的实验工程,在高砂制作所内打热源井时井壁发生坍塌。我们和公司外部的合作伙伴、公司内部及高砂制作所内等相关人员合作,把握现场状况、向相关人员说明、制定各种对策方案之后,总算是又重新启动了工程。

另外,在神户造船所内的含水层蓄热空调系统工程实施过程中,打热源井时的出水量达不到预定水量,导致系统无法使用。那时每天我们都担心要退还该项目从日本环境省获得的约1.2亿日元的的补助金、整整三个月都睡不好觉。这是我们职业生涯中最艰难的时期。

从地下含水层蓄热利用的特性上看,拥有一块地下水可以利用且规模较大的土地、空调冷暖负荷在700KW左右的客户或将成为含水层蓄热空调系统的潜在使用对象。我们计划以工厂车间空调、购物中心、写字楼为对象展开营业、推广这个系统,脚踏实地的落实三菱重工「经济发展与环境减负并举」的环境指针,为解决社会问题、实现碳中和扩大新产品的销售。

热源井周边图

工厂设备能源管理部门\神户地区设备维修部门
空调排热再利用、减少电力消费

自从2018年决定在神户造船所OJ栋楼安装地下含水层蓄热空调系统以来,我一直参与该项目。在空调运行季,该系统都是按运行计划运行,几乎没有需要紧急对应的情况出现。为了使设备及系统的性能在运行时维持在最佳状态,我的主要工作便是在空调过渡季,努力做好设备及系统的维护。

MTH在高砂制作所生产的时候,虽然安装了离心式冷水机组,但也仅仅是夏季空调供冷运行。工厂车间的规模、使用条件等的不同,单纯的比较可能比较困难,但对于夏季空调运行的排热量、冬季空调运行的排冷量都可有效再利用的地下含水层蓄热空调系统,运行时可以大幅度减少电力使用量,我是有了真实的感受。另外,在空气温度比较低的冬季,冷却塔运行可以将空气中的冷量蓄冷于地下含水层中,为夏季空调供冷做准备,系统这个特点也令我印象深刻。

含水层蓄热空调系统使用部门
食品包装机械产品的零件生产工厂通过车间环境的进一步改善提高生产效率

自2019年7月竣工以来,在空调运行季,我们一直使用地下含水层蓄热空调系统。至今,这套系统没有出现过故障、运行平稳,我们非常感谢。神户造船所OJ栋楼是为饮料灌装机等设备加工重要零件的车间,车间环境对生产效率有很大影响。我们期待今后即便在车间空调使用率很高的夏季和冬季,车间高效运营和实现舒适工作环境的同时,通过节能,减低对环境的负荷并进一步降低运行成本。

在使用我们产品的饮料行业,也希望降低对环境的负荷、实现一个可持续发展的社会。对致力开发以节能、省力产品为方向的我们来说,推进能源转型、实现零碳社会不是别人的事情,是我们所有人的共同责任。今后我们将积极推进生产工序中进一步的节能、省力化,大力开展可持续发展的技术提案活动。

该含水层蓄热空调系统使用了多种节能技术和设备,比如「使用了低GWP(地球温暖化系数)冷媒的高效离心式热泵冷水机组」「使用了自动寻优最佳控制系统」「使用了能源使用量和热源井性能可视化系统」「开发了对第一年的运行数据分析、优化日后运行策略的软件」。这些技术、设备的使用,带来了很好的节能减排效果。与相同规模的燃气吸收式冷热水机系统相比,换算成原油,该系统每年可减少46.5kL的一次能源消耗量(减少率为49.9%),每年可减少109.1吨二氧化碳排放(减少率为65.3%)。

受到本次获得《节能中心会长奖》的激励,MTH将继续开发技术和产品,专注于实现最佳冷热解决方案以满足客户的不同需求,并且进一步为节能做出贡献。

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