CCHP技術(shù)在廣東地區(qū)酒店建筑中的應(yīng)用

杜 浩

(廊坊新奧節(jié)能服務(wù)有限公司，河北 廊坊 065000)

?

CCHP技術(shù)在廣東地區(qū)酒店建筑中的應(yīng)用

杜 浩

(廊坊新奧節(jié)能服務(wù)有限公司，河北 廊坊 065000)

根據(jù)肇慶市的氣候特點，預(yù)測了該地區(qū)某五星級酒店的冷、熱負荷，制定了傳統(tǒng)供能方案和天然氣分布式能源的供能方案，并對兩種方案作了比較，指出采用燃氣冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)在經(jīng)濟性和污染物排放方面有較大的優(yōu)勢。

酒店，CCHP技術(shù)，冷負荷，節(jié)能減排

0 引言

由于能量損失少、污染排放低、綜合效率高等特點，燃氣冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)(CCHP)已經(jīng)越來越受到國內(nèi)外的關(guān)注，我國也將燃氣冷熱電聯(lián)供技術(shù)作為能源的重點發(fā)展方向。CCHP技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)有了應(yīng)用案例[1]，如株洲職教城、黃花機場、廣州大學(xué)城等項目。隨著對節(jié)能減排的進一步重視，CCHP技術(shù)在未來將快速發(fā)展[2]。

肇慶是廣佛肇經(jīng)濟圈的重要發(fā)展腹地，是珠三角聯(lián)通大西南各省區(qū)的重要交通節(jié)點，是珠江西岸正在崛起的具有較大開發(fā)潛力和支撐引領(lǐng)作用的新興增長極，因此本文以肇慶為例進行分析。肇慶夏稍熱、冬偶寒。年平均氣溫22.2 ℃。7月最熱，平均氣溫28.8 ℃，極端最高氣溫38.7 ℃，日最高氣溫不小于35 ℃的日數(shù)為14 d。1月最冷，月平均氣溫13.7 ℃，極端最低氣溫-1.0 ℃。氣溫日較差不大，年內(nèi)最大的12月僅8.7 ℃，最小的4月為6.1 ℃。肇慶地區(qū)室外溫度變化見圖1。

酒店具有能密度大、供能周期長等特點，故該類建筑的能效消耗量偏高，本文針對肇慶的某五星級酒店類建筑進行了冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的方案設(shè)計，分析了冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)在廣東省應(yīng)用的可行性，并對燃氣冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)進行了配置和運行策略優(yōu)化。

1 負荷分析

本項目位于肇慶市市區(qū)，總建筑面積約7.16萬m2，建筑層數(shù)地上10層，建筑高度44 m，擬建設(shè)成為五星級酒店。

根據(jù)肇慶市的氣象條件及供能建筑的特點，為了更加準確的分析項目的用能需求，故對項目的冷、熱負荷進行模擬計算，計算結(jié)果詳見圖2，圖3。

根據(jù)肇慶市的氣候條件，考慮肇慶新區(qū)每年采暖期2個月(1月1日～ 2月28日共59 d)，制冷期7.5個月(4月1日～11月15日共229 d)，每天運行時間為24 h。其中，根據(jù)甲方的要求及肇慶地區(qū)的實際情況，酒店2層的宴會廳為全年供冷區(qū)域，因此在供暖季及過渡季仍需要提供冷源。

建筑冷、熱設(shè)計負荷見表1。

表1 建筑冷、熱設(shè)計負荷

根據(jù)負荷分析和預(yù)測，參考當?shù)氐慕y(tǒng)計數(shù)值，經(jīng)計算得出項目全年冷、熱累計負荷如表2所示[3]。

表2 建筑累計負荷

負荷全年總需冷量/萬kWh全年總需熱量/萬kWh合計76356

參照《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》中設(shè)備和人員等活動規(guī)模，酒店典型日電力負荷約為1 700 kW。為了保證內(nèi)燃機的運行小時數(shù)，考慮發(fā)電機裝機用于負載基本負荷，且發(fā)電機的熱量全部消耗，以確定裝機容量的發(fā)電機。一般內(nèi)燃機的裝機不超過基本負荷電力負荷的30%。

2 CCHP的適用性分析

隨室外氣溫的波動，建筑冷、熱、電波動較為顯著，因此這就對發(fā)電設(shè)備的低負荷適應(yīng)性提出了較高的要求。

燃氣輪機發(fā)電機在低負荷運轉(zhuǎn)情況下，負載率在50%時效率一般降低5%；而燃氣內(nèi)燃機發(fā)電效率受負載負荷的影響較小，故在本方案中選定燃氣內(nèi)燃機作能源系統(tǒng)的原動機。CCHP系統(tǒng)的余熱利用工藝直接連接和經(jīng)過余熱鍋爐的間接連接。

間接連接的系統(tǒng)工藝明顯較直接連接復(fù)雜，適用于蒸汽和熱水需求的項目。直接利用余熱的煙氣熱水型余熱吸收式設(shè)備發(fā)展的已經(jīng)比較成熟。且本項目無蒸汽需求，充分考慮具體的余熱利用工藝和建筑的冷、熱、生活熱水負荷需求等因素，為簡化工藝、節(jié)約占地，本項目優(yōu)先考慮發(fā)電機組與煙氣熱水型吸收式空調(diào)機組直接連接的方案。

2.1 原供能系統(tǒng)方案和配置

該建筑原計劃采用常規(guī)的離心式冷水機組+市政熱力的方案提供空調(diào)冷熱源，電力由城市電網(wǎng)提供。具體配置見表3。

表3 方案一主設(shè)備配置表

2.2 燃氣冷熱電聯(lián)供方案設(shè)計

根據(jù)上文分析結(jié)果結(jié)合本項目特點，選擇1臺發(fā)電容量為400 kW的燃氣內(nèi)燃機，為了有效的利用內(nèi)燃機的余熱，選用1臺煙氣熱水型溴化鋰機組與內(nèi)燃機配合使用。冷熱源不足部分采用常規(guī)冷水機組和風冷熱泵補充(見表4)。

表4 方案二主設(shè)備配置表

3 能源價格及系統(tǒng)運行策略

3.1 能源價格

肇慶一般工商業(yè)1 kV～10 kV等級分時電價如表5所示。

表5 供電價格表

發(fā)電機組在峰平段運行，運行時段平均電價為0.815 6元/kWh。本項目采用天然氣作為發(fā)電機燃料，當?shù)靥烊粴鈨r格為2.4元/Nm3，低位熱值為8 650 kcal/Nm3。

3.2 運行策略

內(nèi)燃機的排煙及缸套水進入煙氣熱水溴化鋰機組及板換，為酒店提供空調(diào)冷熱源。同時內(nèi)燃機所發(fā)電量采用“并網(wǎng)不上網(wǎng)”的方式輸送至酒店變電站內(nèi)，供酒店及能源站使用。

夏季：

1)為了保證內(nèi)燃機系統(tǒng)的發(fā)電小時數(shù)，發(fā)揮其最大的經(jīng)濟效益，故其裝機容量發(fā)電量小于建筑用電負荷，所產(chǎn)出電力除供給能源站使用外，都可在酒店內(nèi)消耗完，且考慮到不同時段電價不同，故在夏季燃氣內(nèi)燃機在峰平電價時開機。

2)內(nèi)燃機的可用余熱主要包括高溫煙氣及高溫缸套水兩部分，在夏季內(nèi)燃機的高溫煙氣及高溫缸套水同時進入溴化鋰機組，驅(qū)動溴化鋰機組為建筑提供制冷源。夏季優(yōu)先運行內(nèi)燃機的余熱制冷，不足部分由螺桿式冷水機組和風冷熱泵補充。

冬季：

1)內(nèi)燃機發(fā)電除供給能源站使用外，其余部分都可在酒店內(nèi)消耗完。余熱制熱能源費用較低，在冬季峰平電價時段開機運行。

2)內(nèi)燃機的高溫煙氣進入溴化鋰機組，同時高溫缸套水經(jīng)過板式換熱器，溴化鋰機組和板式換熱器共同承擔酒店采暖熱源。

3)采暖熱源不足部分由風冷熱泵補充。

4 系統(tǒng)評價

比較的基準方案為系統(tǒng)的原供能方案，采用增量法對系統(tǒng)的經(jīng)濟性進行分析。兩種方案詳細數(shù)據(jù)見表6[4]。

表6 方案對比

5 結(jié)語

1)結(jié)合肇慶地區(qū)的資源稟賦和氣候條件，融合天然氣、電力能源的分布式能源系統(tǒng)，搭配天然氣冷熱電三聯(lián)供、螺桿式冷水機組、風冷熱泵等多種能源應(yīng)用技術(shù)，在減少運行成本的同時，提升供能安全，增加能量的梯級利用率。

2)方案二與方案一相比，雖然投資額增加了420萬元，但是年運行費用每年要減少108萬元，增量投資回收期為3.89年。

3)相對方案一而言，項目實施后每年可節(jié)能量2 054 t標煤；每年可減少CO2排放量為2 354 t；每年可減少SO2排放75.48 t；每年可減少NOx排放60.25 t；每年減少粉塵排放0.96 t。

[1] 王 瀟,付 林,趙璽靈,等.天然氣冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)在貴州地區(qū)的應(yīng)用案例研究[J].暖通空調(diào),2014,44(11):81-86.

[2] 王海龍.分布式能源系統(tǒng)在我國的應(yīng)用與相關(guān)問題探討[J].煤氣與熱力,2009,33(5):19-22.

[3] GB/T 51161—2016，民用建筑能耗標準[S].

[4] 付 林,江 億.采用增量法的BCHP系統(tǒng)經(jīng)濟性分析[J].熱能動力工程,2008，23(5):490-493.

Application of CCHP technology in Guangdong district hotel

Du Hao

(ENNUbiquitousEnergyNetworkTechnologyCo.,Ltd,Langfang065000,China)

According to the climate characteristics of Zhaoqing City, the cold and hot load of a five star hotel in the area were predicted, and develop traditional supply scheme and natural gas distributed energy supply scheme, based on the two kinds of schemes were compared, using gas CCHP system has great the advantages in economy and pollutant emissions.

hotel， CCHP， cold load, emission reduction

2016-11-26

杜 浩(1981- )，女，工程師

1009-6825(2017)04-0203-02

TM611

A