在本次课程中，我们将 仔细研究第 4 代区域能源， 了解这些可持续系统 背后的主要原理。 区域能源自 19 世纪末 低调出现以来， 便一直提供 可靠且经济划算的能源。 现在，集中生产加热水 或冷却水 成为克服 快速城市化和气候变化的 关键因素之一。

但是，区域能源 仍在发展，大量 研究为所谓的 第 4 代区域能源奠定了基础， 这是一种创新的能源生态系统， 潜力巨大。 但是，第 4 代与 目前这一代有何区别？ 第 4 代区域能源系统 最重要的特性是 较低的供水温度。

随着建筑物 越来越节能， 在不降低用户 舒适度的情况下 显著降低水温 就会变成一种可能。 现在的供水 通常在 90℃， 但为了降低热量损失， 第 4 代系统的温度 最低可降至 50℃。 区域制冷 也是同理 - 只有在这种情况下， 水流温度将从约 6° 提高到最高 12°。 这一对水温的新认识 具有明显优势： - 首先，加热或 冷却水所需的能源 减少了，从而降低了 成本和 CO2 排放。

- 其次，在配送网络中 通过管道形成的 能量损失减少。 - 再次，管道系统 将承受低得多的热应力， 从而可以防止漏损 并延长系统的使用寿命。 但是， 还有一个重要优势： 区域供热中的 低温供水 有助于区域能源工厂 提高其可再生能源的 占比并采用低温能源， 如地热能。 此外，这还可以提高 太阳能集热器、风能 和工业流程中的 剩余热量的效率。 这样一来，工厂可以 利用当地可获得的各种资源 支持 可持续生产。

第 4 代区域能源工厂还将 有能力长期 存储剩余热量。 在大型高度绝缘的 地下坑中进行季节性储存 可以使得工厂 在夏季收集太阳能， 用于在冬天供热。 废弃能源的 这种利用方式 是提高该领域 可持续性的重要方面。 第 4 代区域供热的 另一个有趣观点 是产消者的概念。 产消者是能源消费者， 也对能源生产 有所贡献，例如， 先从系统中消耗能源， 再将能源输回至同一系统。 创造产消者的一种方式 是在建筑物上安装太阳电池板 或利用小规模用户 的多余热量。 产销的结合将增加 绿色能源的整体产量， 而不会增加 CO2 的排放， 还可以为用户降低能源成本。

尽管所有这些理念 都为减少全球能耗 提供了极好的机会， 但是仍存在一些挑战。 比如，如果 降低供水温度， 将会得到较低的 ΔT。 由于 ΔT 较低， 网络另一端的 用户就有可能 无法实现 最小压差， 除非工厂提高 供给侧的压力。 但是，通过运用 动态区域能源的 原理，即可 克服这一挑战。 动态区域能源 不依赖工厂强大的供水泵， 而是在供水至用户的途中 采用大量的泵。 这样一来，泵的运行速度 可以大大降低，从而节省能源。

通过使用变速泵 为电网的一小部分供电， 系统还能够 适应实际需求， 而非全速 运转。 全速运转可能 会导致网络中的压力降低， 从而增加 漏损风险。 因此，总而言之， 第 4 代区域能源 为节能建筑 低温供给 加热的水， 高温供给制冷的水。 这减少了能源 使用和能源浪费， 从而延长了系统使用寿命， 提高了燃料灵活性。 可再生能源、 季节性储存、 产消者和战略性采用 变速泵， 这些因素都促使 第 4 代区域供热 成为应对 21 世纪能源巨大挑战的 可行解决方案。