建筑冷热源选择与输送

系统示意图
发动机组
发电机
电力负荷
燃料 烟气/热水 烟气 热水 余热 锅炉
吸收式 蒸汽机
制冷负荷
汽水 交换器
采暖/热水负荷 采暖 热水负荷
蒸汽负荷
上海市金桥体育休闲中心热电联供系统示意图 燃气发电机组） （315GFBA 燃气发电机组）
排烟烟温度120 ℃ 天燃气 MC150PLTE 并网 控制装置
北京用友软件园（地源热泵加蓄冰）
• 工程概况 • 用友软件园位于中关村永丰产业基地西南端，东临永丰路， 南面是永丰南环路，西靠西滨河路，北与北清路接壤。整 个软件园占地面积45.52公顷，总建筑面积约40万平方米， 分两期建设，一期主要有：1＃研发中心5.5万平方米（其 中预留1万平方米）、2＃研发中心7.0万平方米（其中预 留1万平方米）、5＃研发中心4.5万平方米（其中预留0.5 万平方米）、制餐中心5000平方米、交流中心1000平方 米、员工食堂2000平方米、展示中心5000平方米和北侧 试验楼2000平方米，一期总建筑面积18.4万平方米，总采 暖空调面积近16万平方米。
市电甲线 2*1250KVA 变压器10/0.4KV
市电乙线
消声器
消声器 消声器
机排烟温度 510℃
机组PCS 控制装置
余热锅炉
内燃机
∽
板式热交换器
美格菲游泳池热水系统 供水温度70℃; 回水温度60℃ 甲线段用电负荷180甲线段用电负荷180-700KW 180 机组运行时段每天9 机组运行时段每天9点—22点 22点
3、近年来由于节能形势的紧迫，节能指标的硬化， 很多业主或设计单位已经开始选用节能技术，而不 再是选用材料、设备或是单一的节能系统。而是选 用节能减排好的技术，以此来定系统、定材料设备。 这样就更全面、就更需要发挥各方面的积极性，提 高节能效果。但是在有些项目中仅仅选用一两种节 能技术所达到的效果还有局限，没有达到更高的节 能水平。
能源利用效率与相关参数： 发电效率……36% 余热利用……47.4% 综合效率……83.4% 天然气压力……0.04-0.1MPa 机组压力……0.016MPa 并网调峰运行时: 市电带5%甲线负荷 机组带 95%甲线负荷 并网带基本负荷运行时: 机组满负荷运行
大学城能源综合利用系统
冷水供进气冷却 空气 进气冷却设备 高温水蒸气换热生活热水 天燃气 余热锅炉 尾气 燃气轮发电机 一期2x4.2万KW 蒸气 电力 高温水 蒸气 130 C 高温水蒸气吸收式制冷 + 电制冷 电力输送 3 C~13 C
关于区域供冷：国际上的发展趋势
• 1、整个国民经济发展需要移峰填谷提高发电设备 利用率、发电效率（立足国家） • 2、提高用户的热舒适度。 • 3、降低供冷系统的能耗和造价。 • • 输送： 1、能耗问题 • 2、温升（热损问题）
电 网
天然气 117690kW 3.43MPa，435 0C 63t/h 烟气，574.4 0C 428.6t/h
• 空调采暖系统的设备需按照最大冷、热负荷来配置，如果 按照最大负荷来配置热泵机组和蓄冷设备，虽然在节能、 环保上体现了最大的优势，但是必然会带来整个系统投资 巨大的代价。 • 最大冷、热负荷一般出现在室外气温最高和最低的时段内， 室外气温在一年中最高和最低的时间段很短，所以最大冷、 热负荷一般在一年中出现的时间也很短。所以在系统配置 上没有必要追求全部采用地源热泵及蓄冷技术，而是采用 复合式系统，既利用了具有高效节能、环保清洁、安全可 靠、稳定运行、便于管理、节省占地空间以及舒适等诸多 优点的热泵结合冰蓄冷技术，又利用离心式冷水机组和燃 气锅炉来调峰运行，且蓄冷系统也为部分负荷蓄冷而不是 全负荷蓄冷。
冷量梯级利用 热量梯级利用
释放 热泵机组 采集 再生水
排水 排烟 排风 单井 双井
动力
地能
地埋管 地表水
市 政 电 力
燃 气 发 电
返回
联合能源方案原理示意图
市政电 热泵机组COP=4 供暖（ 供暖（冷）
能量再生装置
Leabharlann Baidu
120% 120% 可再生能源 可再生能源
浅层地能
电40% 输入100%天然气 发 电 机 组 热60%
第一冷站
G
用户
G
蒸气发电机 一期2x1.5万KW 电力 电网
冷水 用户空调设备
电力输送 第二三四冷站电制冷蓄冰 电力输送 2 C~13 C 冷水 用户
用户
燃气轮机冷热电三联供系统
燃气内燃机冷热电三联供系统
燃天然气内燃机发电机组 发电机 发电 蒸汽
排气
余热锅炉
汽轮机
发电机
41kg/s 润 滑 油
59°
44kg/s 91°
缸套水 85°
157° 排烟
100℃ 80°
75°
69°
95℃
省煤器
100℃ 80°
生活热水 15° 672t/d 61°
85℃
溴 化 锂 制 冷 机
（可产生4080kw冷量， 给电厂及其家属区还有将来白领公寓供冷， 包括燃机的进气冷却）
70°(590t/h) 溴化锂制冷机回水
冷却水 （目前只能通入冷却塔散热， 将来热水用户增多可考虑供生活热水）
• 最终本项目的热泵技 术采用垂直埋管方式 的地源热泵系统，一 期共埋置土壤换热器 630个。
• 蓄冷技术的优点众所周知，主要为了平衡 电网的昼夜峰谷差，在夜间电力低谷时段 向蓄冷设备储蓄冷量，在日间电力高峰时 段释放其蓄得的冷量，减少电力高峰时段 制冷/热设备的电力消耗，是电力部门“削 峰填谷”的最佳途径。另一方面，用户也 通过使用峰谷电而得到了运行费用的节省， 可谓一举多得。
• 建筑用能系统的节能应向着多种材料;多种设备; 多种技术的集成方向发展. • 建筑能源系统由冷热分供,发展到冷热联供,又发 展到冷热梯级供和组合互补供. • 建筑能源设备由利用高品位能源的锅炉,直燃机, 电制冷机等向利用低品位能源的热泵等转变. • 建筑供能由即时供应发展到蓄能缓时供应;蓄热 蓄冷技术和设备得到快速发展.
热泵机组COP=4
160% 214%
建筑
余热锅炉效率为90% 54%
天然气
燃气锅炉效率为90% 燃气锅炉效率为
供热
发电机组能量流程图
北京发电用燃气每立方1.95元，可发4度电，每度电成本约0.5元。 同时还有免费余热可以利用。（最优惠燃气价格为1.55元） 返回
中国建筑物能源需求的特点
暖通空调 65％ ％ 热水供应 15％ ％ 电气 14％ ％ 炊事 6%
地表水
广州大学城区域能源站规划系统示意图
大学城供冷管网图
谢谢! 请各位指导!
建筑节能策略主要是以下四个方面
• 1、选择适合的规划设计，改善建筑围护结构保温 隔热性能，主要是为了减少能源初始耗量。 • 2、选用高效率的用能设备，用少量的能源，达到 较高的效果。 • 3、建筑用能主要是保证人的生存和舒适条件，它 所要求的能源品质和温度都不是很高的，主要是 保证温度在26~16℃之间，相对湿度在30%~65%之 间，所以建筑用能应该是对口的低品位、低温的。 • 4、建筑用能应该是利用释放了高品位、高温度之 后,用了几次的能源，实现能源梯级利用。
建筑冷热源选择与输送
许文发
节能的主要途径： 一、要减少能源用量; 二、要提高用能效率; 三、对口用能; 四、梯级利用,增加用能次数
中国建筑物能源需求的特点
1、人口稠密，居住集中； 2、随着人民生活水平提高，空调负荷迅速增加； 3、生活热水需求快速上升； 4、越来越多集中于住宅小区； 5、住宅与商业、办公建筑交织； 6 近些年来十万平方米以上特大型建筑增多。
下面介绍几个采用集成节能的项目
上海浦东国际机场能源中心
冷、热、电三联供工程规模： • 一套功率为4000kW、10.5kV油气两用燃气轮 发电机组，配一台9.7t/h生 产0.9MPa蒸汽余热 锅炉。 • 外配总量为110t/h辅助蒸汽锅炉 • 总制冷量24400RT（其中电制冷18400RT，双 效蒸汽溴化锂制冷6000RT）
• 中蓄冷的形式主要有冰蓄冷（潜热式）和水蓄冷 （显热式）两种方式。水的比热是4.1868kJ/ （kg·K）（1.0kcal/kg·℃），冰的相变温度是O℃、 相变潜热 333.3kJ/kg（79.6kcal/kg），在水蓄冷 方式中，通常的蓄冷温差在7℃左右，lm3水的蓄 冷能力为29.3×103kJ，相当8.14kW·h。在冰蓄 冷方式中，lm3的冰（相当924kg）其蓄冷能力为 308×103kJ，相当85.6kW·h。理论上，在水和冰 两种蓄冷介质同样体积下，冰蓄冷能力约为水蓄 冷能力的11倍，即在相同蓄冷量的情况下，水蓄 冷所需蓄冷槽的体积是冰的11倍左右，其占地面 积不容忽视。
• 目前常用的蓄冰设备主要有冰球和内融冰 式冰盘管两种，蓄冰球的瞬时取冷量较蓄 冰盘管大，为了更加明显地降低系统的运 行费用，系统的蓄冰量要尽量用在电力晚 高峰段，因此个别时段需要蓄冰设备的供 冷量大，蓄冰球较蓄冰盘管更容易实现这 样的供冷模式，所以，本项目采用冰球作 为蓄冰设备，一期蓄冰球的体积为440m3， 总蓄冷量为7040RTH。
分布能源优化整合建筑能源系统
建筑能源技术
• 冷热分供：锅炉 • 水冷机组 • 冷热合供：直燃机
•
（热） （冷） 空气源
• • •
•
热
泵
水
源
土壤源
• 冷热联供（热电厂） • 梯级利用：冷热电联供 • •
燃 燃
煤 气
关于区域供热：国情决定了必须从区域 供热为主导
• 1、能源------以煤为主 • 2、建筑------以住宅为主，而且密度大 • 3、经济------发展水平、发展中国家 • 输送：1、能耗问题 • 2、热损问题
`
蒸汽,0.5MPa
15000kW
燃气轮机
PG6391C，41780kW 天然气 117690kW 3.43MPa，435 0C 63t/h 15000kW 压缩 制冷 烟 气 135 C
0
蒸汽吸 收制冷
蒸 汽
烟气，574.4 0C 428.6t/h
`
大气
冷 冻 水 生活热水 电力
燃气轮机
PG6391C，41780kW
4、最近各方面，各专业的专家们提出集成节能的概 念，就是把各种节能技术综合考虑，用在一个项目 中，以较少的投入，获取最大的效益。这样做优化 材料、优化设备、优化系统，选择多种技术，综合 多种技术，实现总体优化集成，以达到节能减排效 果最佳，投入最少。只有发挥业主、设计、生产厂 商、设计、科研多方面的优势，集成整合才能达到 这种境界、这种效果。
北京京丰宾馆（水源热泵加燃气三 联供）
• 燃气内燃机发电供给水源热泵,发电量自发 自用,不上网不并网. • 夏季空调所需冷量由水源热泵供给;不足部 分由辅助的水源热泵供给,该热泵直接由外 电网供电. • 冬季供暖所需热量除由水源热泵供给外,不 足部分由辅助燃气锅炉供给.
以地能热泵系统为核心的联合能源方案
建筑节能经历了这样的过程
1、首先是选用节能的材料或是节能的设备，实现 单一的局部的节能。例如选用好的保温材料替代 传统的、导热系数较大的材料，提高围护结构的 保温隔热效果;选用效率较高的设备,例如锅炉、水 泵、冷水机组等等实现降低能耗。 这也是目前建筑节能进展的主要形式，大多是 以厂家推广宣传自己产品为主。在工程招标中也 以这种方式进行，这样做是初级阶段。虽然可以 达到节能，但是少量的，局部的，没有充分发挥 业主和设计研究单位的积极性和创造性。是生产 厂商在主导着建筑节能技术的发展。
2、再是系统节能，把各种节能设备或节能材料组合 起来，用在一个系统中来实现节能，这是目前正在 开展起来的一种形式，它比上一种有了进步；节能 效果有了进一步提高，但由于各种节能材料和设备 都有一定的局限性，把它们同时用在一个系统中未 必就是最节能的的组合。但是这种形式是发挥了业 主或设计单位的作用，改变了前边所说由一两个厂 商主导节能的形式。