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

張春峰

摘 要：隨著經(jīng)濟發(fā)展和人們對于建筑環(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注。文章主要介紹了區(qū)域供冷供暖的情況，并通過實際工程的概述、控制策略和優(yōu)勢分析闡述了區(qū)域供冷供暖系統(tǒng)的節(jié)能性、經(jīng)濟性和其他優(yōu)良特征。

關鍵詞：區(qū)域供冷供暖；溴化鋰機組；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)域性能源服務系統(tǒng)具有較好的發(fā)展前景[3]。

2 實例研究

2.1 項目實例簡介

項目位于上海市某商業(yè)商務區(qū)。根據(jù)區(qū)域開發(fā)進度和能源中心用地情況，該商業(yè)商務區(qū)區(qū)域供冷供熱項目設置一個能源中心，冷源為蒸汽型溴化鋰吸收式冷水機組+電動冷水機組+冰蓄冷，熱源為蒸汽-熱水板式換熱器?？紤]能源中心運行的安全性，部分蒸汽型溴化鋰吸收式冷水機組為蒸汽/天然氣型溴化鋰吸收式冷熱水機組。天然氣為備用能源，僅在蒸汽供應量不足或暫停供應時使用；蒸汽正常供應的情況下，不使用天然氣。圖1為商業(yè)商務區(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)商務區(qū)。能源集中供應需求建筑面積為63.7萬m2，用途為辦公、商業(yè)、酒店、公寓等。區(qū)域的冷熱負荷同時使用系數(shù)取0.7。區(qū)域最大空調冷負荷約為58906kW，單位面積冷負荷指標約為92W/m2；區(qū)域最大空調熱負荷約為23455kW，單位面積熱負荷指標約為37W/m2。預測區(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 運行時間與策略

2.2.1 供冷供熱運行時間

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

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

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

對于第一種情況，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)，不建議對區(qū)域辦公及商業(yè)用戶提供24小時供冷供熱服務。對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標準。這套收費標準要高于正常供能時間內(nèi)的收費標準，主要是由于個別小業(yè)主的額外空調需求，將給供能單位帶來一定能源輸送能耗，能源輸送能耗占供能能耗的比例將高于普通供能時間內(nèi)的比例，對于這類低能效的供能需求，供能單位征收高費用是空調收費領域內(nèi)被普遍采納的。

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

2.2.2 系統(tǒng)運行時間策略

對整個區(qū)域能源系統(tǒng)的夏季工況而言，結合供冷單價確定如下運行策略：

（1）谷電時，開啟雙工況制冷機組利用廉價谷電制冰蓄冷。

（2）平電和峰電時，啟動蒸汽溴化鋰冷水機組系統(tǒng)，然后依次啟動電動冷水機組、雙工況冷水機組，同時供冷。

（3）負荷高峰時，融冰釋冷、供冷。

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

全部區(qū)域供冷供熱系統(tǒng)夏季典型日運行策略圖如圖2所示。

整個區(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)域的總供熱負荷。整個區(qū)域供冷供熱系統(tǒng)冬季典型日運行策略圖如圖3所示。

對整個區(qū)域能源系統(tǒng)的過渡季工況而言，結合供冷單價確定如下運行策略：

（1）谷電時，開啟雙工況機組利用廉價谷電制冰蓄冷。

（2）平電和峰電時，啟動蒸汽溴化鋰冷水機組系統(tǒng)，依次啟動電動冷水機組、雙工況機組，同時供冷。

（3）負荷高峰時，融冰釋冷供冷。

整個區(qū)域供冷供熱系統(tǒng)過渡季典型日運行策略圖如圖4所示。

2.3 系統(tǒng)運行的節(jié)能性與其他優(yōu)勢

2.3.1 系統(tǒng)運行的節(jié)能性

按照區(qū)域供冷供熱系統(tǒng)的系統(tǒng)配置、運行策略、冷熱負荷及能源價格進行計算，整個區(qū)域能源系統(tǒng)的運行能耗和能源費用如表1所示。

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

2.3.2 系統(tǒng)其他優(yōu)勢

（1）區(qū)域供冷供熱規(guī)劃通過設備的集中化和大型化，可以提高系統(tǒng)效率，并通過商業(yè)化運營，實現(xiàn)規(guī)模效應，降低供冷供熱成本?？梢约骖櫣?jié)能、環(huán)保和經(jīng)濟性三個方面的要求，在實現(xiàn)有效節(jié)能和減少污染物排放的同時獲得較好的運行經(jīng)濟性。

（2）結合項目所在地資源條件和項目負荷特點，采用蒸汽雙效型溴化鋰吸收式冷水機組、冰蓄冷技術、電動式冷水機組等，形成多能互補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)省運行費用。

（3）區(qū)域供冷供熱通常和蓄能技術結合使用，以實現(xiàn)電力的削峰填谷，為電力安全服務。蓄能技術的大社會效益就是可以充分利用電網(wǎng)低谷時段的廉價電力儲能，從而減輕電網(wǎng)峰值負荷，起到削峰填谷的作用。

（4）區(qū)域供冷供熱系統(tǒng)還可以采用計算機控制技術實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化管理與控制。專業(yè)化和商業(yè)化運營的區(qū)域供冷系統(tǒng)可以更加高效合理的使用能源，避免了能源浪費和不合理用能，真正使能源管理成為一種服務。

（5）區(qū)域供冷供熱系統(tǒng)避免分體空調滴水、影響外立面等傳統(tǒng)空調的消極因素，也避免了傳統(tǒng)單體建筑冷熱源的機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冷熱泵機組，從而消除冷卻塔等設備對建筑整體造型和美觀的影響。

3 結論

（1）溴化鋰機組多能源利用的區(qū)域供冷供暖系統(tǒng)較為復雜，需要對其控制運營策略進行深入分析以產(chǎn)生最大化的節(jié)能與經(jīng)濟效益。

（2）系統(tǒng)較常規(guī)單體建筑空調制冷與供暖可以節(jié)約運行費用40%左右。

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

參考文獻

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