溴化鋰機(jī)組多能源利用的區(qū)域供冷供暖系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)探究

張春峰

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們對(duì)于建筑環(huán)境要求的不斷提升，南方地區(qū)的供熱供冷問題一直備受關(guān)注。文章主要介紹了區(qū)域供冷供暖的情況，并通過實(shí)際工程的概述、控制策略和優(yōu)勢(shì)分析闡述了區(qū)域供冷供暖系統(tǒng)的節(jié)能性、經(jīng)濟(jì)性和其他優(yōu)良特征。

關(guān)鍵詞：區(qū)域供冷供暖；溴化鋰機(jī)組；節(jié)能

1 概述

區(qū)域能源系統(tǒng)是指區(qū)域供熱、供冷、供電以及解決區(qū)域能源需求的能源系統(tǒng)及其綜合集成系統(tǒng)，能源系統(tǒng)可以是鍋爐、冷水機(jī)組、熱電廠、冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)、熱泵等[1-2]。相較分散的建筑供冷、供熱，通過區(qū)域能源系統(tǒng)解決能源需求，具有更高的能源效率與更優(yōu)環(huán)境效益。在“十三五”期間堅(jiān)持綠色發(fā)展理念的大環(huán)境下，低能耗、低污染、高效率的區(qū)域性能源服務(wù)系統(tǒng)具有較好的發(fā)展前景[3]。

2 實(shí)例研究

2.1 項(xiàng)目實(shí)例簡(jiǎn)介

項(xiàng)目位于上海市某商業(yè)商務(wù)區(qū)。根據(jù)區(qū)域開發(fā)進(jìn)度和能源中心用地情況，該商業(yè)商務(wù)區(qū)區(qū)域供冷供熱項(xiàng)目設(shè)置一個(gè)能源中心，冷源為蒸汽型溴化鋰吸收式冷水機(jī)組+電動(dòng)冷水機(jī)組+冰蓄冷，熱源為蒸汽-熱水板式換熱器?？紤]能源中心運(yùn)行的安全性，部分蒸汽型溴化鋰吸收式冷水機(jī)組為蒸汽/天然氣型溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組。天然氣為備用能源，僅在蒸汽供應(yīng)量不足或暫停供應(yīng)時(shí)使用；蒸汽正常供應(yīng)的情況下，不使用天然氣。圖1為商業(yè)商務(wù)區(qū)區(qū)域供冷供暖流程圖。

本次區(qū)域供冷供熱系統(tǒng)規(guī)劃商業(yè)商務(wù)區(qū)。能源集中供應(yīng)需求建筑面積為63.7萬(wàn)m2，用途為辦公、商業(yè)、酒店、公寓等。區(qū)域的冷熱負(fù)荷同時(shí)使用系數(shù)取0.7。區(qū)域最大空調(diào)冷負(fù)荷約為58906kW，單位面積冷負(fù)荷指標(biāo)約為92W/m2；區(qū)域最大空調(diào)熱負(fù)荷約為23455kW，單位面積熱負(fù)荷指標(biāo)約為37W/m2。預(yù)測(cè)區(qū)域的年供冷量和供熱量分別為6.2×108kW·h和1.9×108kW·h。

2.2 運(yùn)行時(shí)間與策略

2.2.1 供冷供熱運(yùn)行時(shí)間

項(xiàng)目商業(yè)商務(wù)區(qū)區(qū)域用戶數(shù)量多樣、用能需求也可能不同，可能會(huì)出現(xiàn)用戶用能需求同供能單位供能模式之間的不協(xié)調(diào)，針對(duì)這類問題提出了具體的解決方案。目前項(xiàng)目方案制定的供能期內(nèi)每天的供能時(shí)間為：

（1）辦公地塊：上午8點(diǎn)至下8點(diǎn)；商業(yè)地塊：上午10點(diǎn)至下午10點(diǎn)；（2）每年的供冷時(shí)間為：165天，當(dāng)年的5月1日至當(dāng)年的10月15日。（3）每年的供熱時(shí)間為：135天，當(dāng)年的11月15日至次年的3月30日。

但是每個(gè)地塊的用能的時(shí)間由每個(gè)地塊用戶用能特點(diǎn)決定，基本有以下幾點(diǎn)情況：a.區(qū)域用能單位在供能期內(nèi)每天用能的時(shí)間可能超出供能單位的供能時(shí)間，例如在個(gè)別小業(yè)主晚上加班需要供冷或供熱；b.區(qū)域用戶在季節(jié)用能時(shí)間上超出了區(qū)域供能的時(shí)間，例如有時(shí)在過渡季節(jié)中，也有部分時(shí)間需要空調(diào)制冷制熱。

對(duì)于第一種情況，能源管理公司需要滿足區(qū)域內(nèi)用戶在不同時(shí)間內(nèi)的用能需求，但是從區(qū)域節(jié)能角度出發(fā)，不建議對(duì)區(qū)域辦公及商業(yè)用戶提供24小時(shí)供冷供熱服務(wù)。對(duì)于有額外需求的小業(yè)主，供能單位可制定一套額外的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。這套收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)要高于正常供能時(shí)間內(nèi)的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，主要是由于個(gè)別小業(yè)主的額外空調(diào)需求，將給供能單位帶來(lái)一定能源輸送能耗，能源輸送能耗占供能能耗的比例將高于普通供能時(shí)間內(nèi)的比例，對(duì)于這類低能效的供能需求，供能單位征收高費(fèi)用是空調(diào)收費(fèi)領(lǐng)域內(nèi)被普遍采納的。

對(duì)于第二種情況，從區(qū)域的節(jié)能要求和低碳建設(shè)角度出發(fā)，原則上供能單位將不支持在空調(diào)過渡期內(nèi)的額外空調(diào)需求。在空調(diào)過渡期內(nèi)，供能單位需要對(duì)供能設(shè)備進(jìn)行維修與保養(yǎng)，以滿足下一個(gè)供能期的供能需求。如果個(gè)別地塊有特殊要求的話，建議同后期供能運(yùn)營(yíng)管理單位具體協(xié)商。

2.2.2 系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間策略

對(duì)整個(gè)區(qū)域能源系統(tǒng)的夏季工況而言，結(jié)合供冷單價(jià)確定如下運(yùn)行策略：

（1）谷電時(shí)，開啟雙工況制冷機(jī)組利用廉價(jià)谷電制冰蓄冷。

（2）平電和峰電時(shí)，啟動(dòng)蒸汽溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組系統(tǒng)，然后依次啟動(dòng)電動(dòng)冷水機(jī)組、雙工況冷水機(jī)組，同時(shí)供冷。

（3）負(fù)荷高峰時(shí)，融冰釋冷、供冷。

（4）整個(gè)區(qū)域的能源系統(tǒng)夏季典型日蓄冷供冷量為107160kWh，占日累計(jì)冷負(fù)荷的19%。

全部區(qū)域供冷供熱系統(tǒng)夏季典型日運(yùn)行策略圖如圖2所示。

整個(gè)區(qū)域能源系統(tǒng)的冬季工況而言，只使用蒸汽-熱水換熱器換熱供熱就可以滿足區(qū)域的總供熱負(fù)荷。整個(gè)區(qū)域供冷供熱系統(tǒng)冬季典型日運(yùn)行策略圖如圖3所示。

對(duì)整個(gè)區(qū)域能源系統(tǒng)的過渡季工況而言，結(jié)合供冷單價(jià)確定如下運(yùn)行策略：

（1）谷電時(shí)，開啟雙工況機(jī)組利用廉價(jià)谷電制冰蓄冷。

（2）平電和峰電時(shí)，啟動(dòng)蒸汽溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組系統(tǒng)，依次啟動(dòng)電動(dòng)冷水機(jī)組、雙工況機(jī)組，同時(shí)供冷。

（3）負(fù)荷高峰時(shí)，融冰釋冷供冷。

整個(gè)區(qū)域供冷供熱系統(tǒng)過渡季典型日運(yùn)行策略圖如圖4所示。

2.3 系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能性與其他優(yōu)勢(shì)

2.3.1 系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能性

按照區(qū)域供冷供熱系統(tǒng)的系統(tǒng)配置、運(yùn)行策略、冷熱負(fù)荷及能源價(jià)格進(jìn)行計(jì)算，整個(gè)區(qū)域能源系統(tǒng)的運(yùn)行能耗和能源費(fèi)用如表1所示。

按照整個(gè)區(qū)域供熱供冷面積，每平方米年均費(fèi)用為31元，該費(fèi)用相較常規(guī)空調(diào)供冷與供熱的年均能源費(fèi)用不足60%，節(jié)能效果與經(jīng)濟(jì)性顯著。

2.3.2 系統(tǒng)其他優(yōu)勢(shì)

（1）區(qū)域供冷供熱規(guī)劃通過設(shè)備的集中化和大型化，可以提高系統(tǒng)效率，并通過商業(yè)化運(yùn)營(yíng)，實(shí)現(xiàn)規(guī)模效應(yīng)，降低供冷供熱成本。可以兼顧節(jié)能、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面的要求，在實(shí)現(xiàn)有效節(jié)能和減少污染物排放的同時(shí)獲得較好的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

（2）結(jié)合項(xiàng)目所在地資源條件和項(xiàng)目負(fù)荷特點(diǎn)，采用蒸汽雙效型溴化鋰吸收式冷水機(jī)組、冰蓄冷技術(shù)、電動(dòng)式冷水機(jī)組等，形成多能互補(bǔ)的耦合供冷供熱系統(tǒng)，以獲得更好的能源利用效率并節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。

（3）區(qū)域供冷供熱通常和蓄能技術(shù)結(jié)合使用，以實(shí)現(xiàn)電力的削峰填谷，為電力安全服務(wù)。蓄能技術(shù)的大社會(huì)效益就是可以充分利用電網(wǎng)低谷時(shí)段的廉價(jià)電力儲(chǔ)能，從而減輕電網(wǎng)峰值負(fù)荷，起到削峰填谷的作用。

（4）區(qū)域供冷供熱系統(tǒng)還可以采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化管理與控制。專業(yè)化和商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的區(qū)域供冷系統(tǒng)可以更加高效合理的使用能源，避免了能源浪費(fèi)和不合理用能，真正使能源管理成為一種服務(wù)。

（5）區(qū)域供冷供熱系統(tǒng)避免分體空調(diào)滴水、影響外立面等傳統(tǒng)空調(diào)的消極因素，也避免了傳統(tǒng)單體建筑冷熱源的機(jī)房和鍋爐房需要占用較多建筑面積、冷卻塔漂水、噪音等不利因素。

（6）商業(yè)商務(wù)區(qū)部分建筑有限高要求，區(qū)域供冷供熱可以避免建筑屋頂布置冷卻塔或者風(fēng)冷熱泵機(jī)組，從而消除冷卻塔等設(shè)備對(duì)建筑整體造型和美觀的影響。

3 結(jié)論

（1）溴化鋰機(jī)組多能源利用的區(qū)域供冷供暖系統(tǒng)較為復(fù)雜，需要對(duì)其控制運(yùn)營(yíng)策略進(jìn)行深入分析以產(chǎn)生最大化的節(jié)能與經(jīng)濟(jì)效益。

（2）系統(tǒng)較常規(guī)單體建筑空調(diào)制冷與供暖可以節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用40%左右。

（3）溴化鋰機(jī)組多能源利用的區(qū)域供冷供暖系統(tǒng)將供冷與供暖集中化處理，具有維修維護(hù)整合化、節(jié)省建筑空間、減少建筑噪音等優(yōu)勢(shì)。

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