在炎热的天气里凝视着湖泊,许多人可能会认为最直接的降温方法是跳进去。但是多伦多市最近公布了一种更为复杂的方法,利用安大略湖为部分市民降温。从7月15日开始,一套精密的管道系统开始从湖底抽取冷水,为市中心的建筑物降温。据负责这个耗资1.7亿美元项目的Enwave公司称,一旦全面投入运营,该项目将每年减少40兆瓦以上的总电力使用量,并减少近40,000公吨的温室气体排放——相当于减少了8,000辆汽车的排放量。
这个新系统是深湖水冷却(DLWC)的一个例子,它是依赖化石燃料和电力的空调系统的替代方案。这个想法并不新鲜。正如纽约州伊萨卡康奈尔大学湖源冷却项目经理兰尼·乔伊斯指出的那样,自工业革命以来,城市就不得不摆脱多余的热量。事实上,包括斯德哥尔摩在内的许多斯堪的纳维亚城市都将水体用作散热器,并且已经这样做了十多年。西雅图最近委托进行了一项研究,调查了DLWC在新开发区的潜力;旧金山和温哥华的小型系统已经到位,夏威夷的一个地点也在建设中。
这个过程依赖于一个简单的前提:热量从高温流向低温。一个封闭的冷冻水循环系统在建筑物中流动,带走空调去除的热量。通常,昂贵的冷却器使用制冷来去除多余的能量。但是通过DLWC,冰冷的湖水带走了热量。例如,在康奈尔大学的系统中,从卡尤加湖抽出的水温度在华氏39到41度之间,但当它返回时,温度略高,冬季平均约为华氏47度,夏季约为华氏56度。
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多伦多项目在规模上更具雄心。经过20多年的规划阶段,该开发项目包括一条新的城市饮用水供应进水管道。从安大略湖水面以下80米处抽取的水通过三条管道输送到多伦多岛过滤厂,并经过处理以符合饮用水标准。接下来,水流到能量转换站,并通过热交换器冷却Enwave的封闭供水回路,该回路分配给客户。两种供水系统不混合,湖水现在变得温暖且可饮用,流向约翰街抽水站,然后分配给消费者。与此同时,Enwave封闭回路中的冷水被分配到他们的客户网络,冷水发挥着过去由老式机械冷却器承担的工作。
自7月15日启动以来,该系统已经为近十几座市中心建筑物降温,包括银行和办公大楼。¿Enwave的首席运营官克里斯·阿西马基斯报告说:“每个人都很激动,因为水比我们预期的要冷一些,而且热交换效果很好。¿“到目前为止,一切都是好消息;客户似乎很满意。” 然而,迄今为止,Enwave只签约了足够的企业来利用该系统总容量的约34% 。
阿西马基斯推测,部分阻力源于该项目未知性。¿他说:“每个人都熟悉冷却器,” 他指的是那些使用化学制冷剂(如氯氟烃(CFC),直到1993年被蒙特利尔议定书禁止)来控制温度和湿度的设备。他指出,与Enwave签约的企业可以将此举视为应对不断上涨的电费的保险,因为对始终存在的湖水的依赖导致了价格稳定。此外,建筑物在Enwave回路中使用的热交换器平均寿命为50年,而冷却器的寿命最多估计为20至25年。阿西马基斯进一步指出,以CFC禁令为例,许多公司不得不更换或改造其冷却器以符合新法规。对于Enwave客户,公司管理基础设施,并将负责未来任何此类问题。
与DLWC相关的启动成本令人印象深刻,在许多情况下,成本过高令人望而却步。例如,西雅图委托进行的报告指出,价格标签高于开发商目前认为可行的价格。在康奈尔大学的案例中,乔伊斯观察到,该学校比工业利益集团有一个优势:¿康奈尔大学已经存在了近150年,并预计至少再存在100年,¿他评论道。一家缺乏这种安全保障的公司不太可能愿意承担巨额的初始成本。即使在具备一些长期安全保障的情况下,转向DLWC的决定也并非易事,乔伊斯说。在20世纪90年代中期的高速发展时期,向人们推销一个需要10到13年才能收回成本的系统是很困难的,但最终大学认为,减少其整体环境影响是值得的。迄今为止,得益于湖源冷却项目,康奈尔大学已将用于空调的能源(约占校园总用电量的10%)减少了86%。
当康奈尔大学的项目最初被提出时,确实遇到了一些来自伊萨卡居民团体的初步阻力,他们非常担心增加的热量对湖泊生态系统的潜在影响,因此提起诉讼试图阻止该项目。(该案件被驳回。)在西雅图,研究期间也提出了对鲑鱼种群健康的担忧。但是,DLWC的环境效益通常超过了担忧。“一旦正式提出,一些障碍就被抛出,但没有一个没有被允许,” 西雅图市电力公司的资深系统分析师鲍勃·克鲁格说,他为该市的可行性研究撰写了拨款申请。“[DLWC] 可以说是最环保的了。”
老话说得好,“地段,地段,还是地段”,这对DLWC也起着巨大的作用,地理位置是对哪些城市、城镇和公司甚至可以考虑采用该系统最大的限制。此外,该方法需要区域供冷,一种集中系统,汇集了许多建筑物的冷却需求,才能发挥作用。但是,如果多伦多项目取得成功,可能会让其他邻近湖泊的能源用户坐起来注意。