广州大学城区域供冷演示(final)
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1) 需考虑的因素 外部条件(能源动力条件：电力、热 源、天然气等燃料、水源条件) 冷站规模 初投资与运行费用、维护费用 能源规划
2）根据广州市的市场条件从初投资及运 行费用两个主要因素比较的优劣顺序为： （1）蒸汽吸收机 （2）电制冷机 （3） 直燃 （4）蓄能 考虑蒸汽管网的建设，技术、供汽源的 可靠性等因素，决定用电制冷方案。
7 冷站设计
1
2
ห้องสมุดไป่ตู้
冷站首层平面
3
7
4
4
5
冷站二层平面
冷站三层平面
蓄冰池剖面图
冰盘管
2004年7月第四冷冻站
2005年3月第四冷冻站
主机安装
水泵 冷却塔
8 二次管网规划及设计中几个应 该重视的问题
（1）管网的温升 （2）管网的规划路由 （3）管网的水力计算 （4）管网水力计算的同时使用系数 （5）管网的水力工况的调节 （6）管网热胀冷缩补偿 （7）管网的敷设方式 （8）水泵变频调节管网测压点的选择 （9）管网的维修 （10）管网的冲洗和调节
减少能源开发量 减少输变电设施 减少发电设施
估算峰值用电量
煤
炭
469 399 223
17.4万KW 17.4 万KW 10.23万KW 10.23 万KW
30%蓄冰 常规 约4～5万 COP=3.7 转移30% 6 万KW 峰值负荷 KW COP=3.1 按COP=3.9
按COP=2.7
电
输变电
空调系统
已建成十所大学使用区域供冷的单体 建筑约280栋，总建筑面积近352万平方 米，占规划总装机冷量的约65% 工程总投资：一期(10所大学用)5.73 亿元，二期(全岛使用)8.5～9.0亿元 平均每冷吨工程投资约0.8～0.85万元 4个冷站建筑面积约4万平方米 十所大学预计年售冷量约1.8～2.58亿 KwH 全部完成后预计年售冷量约为4～5亿 KwH
单位面积负荷/w/m2
实验室
图书馆
典型日各类建筑负荷曲线
全年逐时负荷分析
4 同时使用系数的确定
1）建筑类型 2）供冷站的规划数量及位置选择 3）各类建筑的使用特点 根据大学城的情况分析，计算结果为：
大学区0.49，实际采用0.55 商务区0.77，实际采用0.77 商务区与大学区混用，实际采用0.65和0.7
广州大学城区域供冷系统论证、 设计、建设及运营
华南理工大学建筑设计研究院 王钊 高级工程师
主要内容 一、项目背景及工程概况 二、能源规划 三、方案论证及工程设计 四、几个问题的讨论 五、经济分析 六、总结
一、 项目背景及工程概况
1 政府定位
１）建设一流大学城的指导思想 ２）新的城市建设理念－资源共享， 降低城市运行成本 ３）对能源（电力）短缺的预见 ４）能源规划是城市规划内容之一
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
2 区域供冷的决策与规划
政府决 策阶段 区域供 冷系统 建设 规划设 计阶段 施工调 试阶段 运营阶段
提出概念 项目建议书 可行性研究 专家论证,政府决策 方案设计 城市综合管线规划及土地使用 成套技术,成套设备招标采购 初步设计 施工图设计 施工 一般设备采购 冲洗及调试 试运行 售冷价格分析及测算 政府批准冷水价格 与用户签定用冷协议 运营商招标
管网设计
9 用户入口功能
1）冷量计量 2）根据用户侧冷负荷变化调节流量 3）调节水力工况 4）关闭及检修 5）二次管网与用户的分隔
用户入口（板换间）流程图
四、几个问题的讨论
1 与单体建筑设中央空调的比较
仅十所大学节省设备用房面积近4万m2，投资约3.2亿。
2 对电力建设产生的影响
大学城实际情况比较 （未包括中心区） 装机容量 (MW) 分体机 直接能源 石 油 发 天然气 区域供冷 其他能源 占建筑用电约50％
3 区域供冷的特点
1）区域供冷系统是现代城市基础设施之 一，是城市发展和改造的规划设计内容之一。 2）冷水是一种商品，像自来水、电力、天 然气等一样。 3）区域供冷有较强的系统扩展性。 4）区域供冷实现了冷水商品生产的专业化、 规模化、产业化和市场化。 5）区域供冷公司或能源公司是以冷水为产 品的生产性企业。
施工图阶段大学城各冷站装机容量统计 （第四次调整）
原设计装 新统计冷负荷 新计算装机冷量（RT） 冷站名 机冷量 （RT） （RT） 称 8200 +预留中心 第一供 5700+预留中心区 区 冷站 29000 （同时使用系数0.7） 第二供 冷站 25000 57980 31800（同时使用0.55） 12930 +预留中心 第三供 8400+预留中心区 区 冷站 25000 （同时使用系数0.65） 第四供 24000（同时使用系数0.7） 冷站 27000 34300
4 工程投资汇总
工程投资表
二、能源规划
广州大学城 能源规划
分布式能源站 风能、太阳能等多种 能源的利用 建筑设计节能 区域供冷系统 集中热水供应系统
1 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
2 冷负荷的分析和预测
主要目的：确定总的装机容量,为 预测年售冷量提供基础资料 也是区域供冷设计中最基础、最重 要的工作
3 冷负荷的分析预测方法
350 300 250 200 150 100 50 0 1 教学楼 2 3 4 5 6 7 8 宿舍 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 学术中心 行政办公 体育馆 食堂 生活服务
３ 广州大学城区域供冷系统概况
总装机冷量近11.28万RT（39.7万Kw） 总蓄冰量近26万RTH 设四个区域供冷站 第一冷站装机容量10.2万KW（2.9万RT） 第二冷站装机容量11.2万KW（3.18万RT） 第三冷站装机容量8.9万KW（2.5万RT） 第四冷站装机容量9.5万KW（2.7万RT） 冷水管网总长度将近120公里
三、广州大学城区域供冷 方案论证及工程设计
1 重点工作 1) 可行性研究阶段:冷负荷的预测、确 定装机容量、确定冷站规模、确定 区域供冷的规划方案、确定制冷形 式 2) 方案设计阶段:二次管网的敷设方案、 主要路由的规划、制冷站及其工艺 的确定 3) 详细设计阶段:二次管网的设计及优 化、完成冷站设计及优化 4) 施工阶段:系统的调试
六、总结
区域供冷建设过程中的重点工作
1) 政府方面
应在建设及规划初期开始实施 规划设计阶段需提供冷站用地、冷水管敷设所需地下地上的位 置及空间 需要土地出售过程及规划审批部门在单体建筑方案设计要点中 明确体现，要在政府主导下市场化运作。 需要有关政府职能部门和相关技术部门制定配套的指南、法规、 技术标准和规范。
3) 蓄冰方案的确定
随着广州大学城能源规划方案的批准，分布式能源站 建设工作的推进，方案设计阶段由仅在区域供冷范围内的 比较扩大为从分布式能源站、输变电系统、冷站工艺系统 的综合比较。蓄能方案成为首选方案，经过比较，冰蓄冷 方案比常用一般电制冷方案增加1.2亿元初投资（方案阶 段估算直接投资7.6亿元）。 但可以利用蓄能降低电力供应、生产的峰值负荷，减 少分布式能源站发电设备的装机规模，减少输变电投资， 增加燃气轮发电机的运行平稳性等有利因素，并估算此部 分可减少初投资约2亿元。采用冰蓄冷方案经济合理，技 术上可行，并将一个冷站布置在分布式能源站附近，利用 余热采用吸收式制冷。
２ 广州大学城简介 位于广州市番禺区小谷围岛 面积约18平方公里 规划功能划分有10所大学园区、中心 南北商业区、中心湖信息共享区 2002年底动工建设，2004年9月一期工 程完成，3万大学生入读 2005年二期工程完成，近9万学生入读 计划招生人数18～20万，教职工及科 技人员8.5～10万，规划人口35～40万
2 运营成本 的构成
成本构成分析表 耗电成本 32％ 用水成本 1 ％ 折旧费用 37 ％ 维修费用 4 ％ 管理费用 2 ％ 财务费用 24％
冷冻站维修成本构成表
3 运营商的市场
由于区域供冷是一个从冷站、管网和换热间 运行、维护的全系统的工作，提高效率，减少能 源消耗，关系到区域供冷的生存问题。要有一支 专业化的运行、管理维护队伍，才能适应这个市 场的需求。国外区域供冷已有近30年的历史，已 经形成一批有经验的运营商。广州大学城目前正 在进行运行商的国际招标工作。根据对国内现有 中央空调系统实际情况的了解，如果有一定硬件、 软件的配合和一支有经验的管理队伍，降低20% 的能耗是有可能的。所以运营商的商机和利润空 间还是很可观的。
蓄冰空调100％负荷运行策略图
25000
融冰供冷 乙二醇主机制冰 乙二醇主机供冷
20000
15000
10000
RT
5000
0
-5000
-10000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
t
大学城某冷站蓄冰空调100％负荷运行策略
一般中央空调
峰值负荷相对分体机减少12万KW/h 如按5000元/KW.h电力建设费用估算投资 大学城十所大学为政府减少投资6亿元以上
3 对环境及城市景观的影响
1) 2) 3) 4) 建筑外观 减弱热岛效应 减少室外空调设备的噪声影响 减少冷却塔的漂水损失
五、经济分析
1 售冷量的预测
广州美术学院各单体周售冷量预测表
根据广州大学城的建设经验，在确定 冷站位置、规模和供冷范围时，有以 下几个数据可供参考：
1) 管网的冷损失：温升宜小于0.5~0.8℃, 或冷损失宜小于4~6% ； 2) 管网投资：占总投资的比例不宜大于 8~12%； 3) 二级泵输送能耗：占总能耗的比例不宜 大于10~15%。
6 冷站制冷方式的选择
各冷站装机容量需要在不同的设计阶段（如可研、方案、初步设 计和施工图设计）进行调整和修正。 甚至还要进行适当的预留，以便在实际运行后调整装机容量
5 可研及方案阶段确定冷站规模、数量 及位置
不同制冷方案及不同冷站数量的初投资比较
不同制冷方案及不同冷站数量的运行费比较
分析比较的结论是： 1) 在全岛设4~5个冷站，并建议供冷 半径不宜超过1.5公里。每个冷站规 25000~30000RT(根据其他国家的经 验，这个规模下的冷站单位冷吨初投 资较合理)。 2) 实际实施中，根据用户的变化确定 为设4个冷站，供冷半径扩大到2~3公 里。
2) 技术的关键环节和技术难点
• 可行性研究阶段:冷负荷的预测，同时使用系数的确定，冷站 • • •
• 数量和规模的确定 方案设计阶段:管网的规划设计和制冷工艺的确定 详细设计阶段:二次管网和冷站的优化，自动控制系统的设计 施工阶段:系统调试 售冷量的预测，冷价的制定，用户协议的签订
3) 运营阶段
谢谢! 请各位指导!
大学城区域供冷系统
高温水或蒸气吸收式制冷 + 电制冷 38C 32C 38C + 8C 8C 3C
第一冷站
用户空调设备
32C
13 C 用户部分
第一冷站部分
二次管网及板换间部分
用 空 设 户 调 备
第 三 冷 电 冷 冰 二 四 站 制 蓄
38C -6C 0C
32C 2 C~3 C 1C 13 C 用 部 户 分 第 三 冷 部 二 四 站 分 二 管 及 换 部 次 网 板 间 分
2）根据广州市的市场条件从初投资及运 行费用两个主要因素比较的优劣顺序为： （1）蒸汽吸收机 （2）电制冷机 （3） 直燃 （4）蓄能 考虑蒸汽管网的建设，技术、供汽源的 可靠性等因素，决定用电制冷方案。
7 冷站设计
1
2
ห้องสมุดไป่ตู้
冷站首层平面
3
7
4
4
5
冷站二层平面
冷站三层平面
蓄冰池剖面图
冰盘管
2004年7月第四冷冻站
2005年3月第四冷冻站
主机安装
水泵 冷却塔
8 二次管网规划及设计中几个应 该重视的问题
（1）管网的温升 （2）管网的规划路由 （3）管网的水力计算 （4）管网水力计算的同时使用系数 （5）管网的水力工况的调节 （6）管网热胀冷缩补偿 （7）管网的敷设方式 （8）水泵变频调节管网测压点的选择 （9）管网的维修 （10）管网的冲洗和调节
减少能源开发量 减少输变电设施 减少发电设施
估算峰值用电量
煤
炭
469 399 223
17.4万KW 17.4 万KW 10.23万KW 10.23 万KW
30%蓄冰 常规 约4～5万 COP=3.7 转移30% 6 万KW 峰值负荷 KW COP=3.1 按COP=3.9
按COP=2.7
电
输变电
空调系统
已建成十所大学使用区域供冷的单体 建筑约280栋，总建筑面积近352万平方 米，占规划总装机冷量的约65% 工程总投资：一期(10所大学用)5.73 亿元，二期(全岛使用)8.5～9.0亿元 平均每冷吨工程投资约0.8～0.85万元 4个冷站建筑面积约4万平方米 十所大学预计年售冷量约1.8～2.58亿 KwH 全部完成后预计年售冷量约为4～5亿 KwH
单位面积负荷/w/m2
实验室
图书馆
典型日各类建筑负荷曲线
全年逐时负荷分析
4 同时使用系数的确定
1）建筑类型 2）供冷站的规划数量及位置选择 3）各类建筑的使用特点 根据大学城的情况分析，计算结果为：
大学区0.49，实际采用0.55 商务区0.77，实际采用0.77 商务区与大学区混用，实际采用0.65和0.7
广州大学城区域供冷系统论证、 设计、建设及运营
华南理工大学建筑设计研究院 王钊 高级工程师
主要内容 一、项目背景及工程概况 二、能源规划 三、方案论证及工程设计 四、几个问题的讨论 五、经济分析 六、总结
一、 项目背景及工程概况
1 政府定位
１）建设一流大学城的指导思想 ２）新的城市建设理念－资源共享， 降低城市运行成本 ３）对能源（电力）短缺的预见 ４）能源规划是城市规划内容之一
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
2 区域供冷的决策与规划
政府决 策阶段 区域供 冷系统 建设 规划设 计阶段 施工调 试阶段 运营阶段
提出概念 项目建议书 可行性研究 专家论证,政府决策 方案设计 城市综合管线规划及土地使用 成套技术,成套设备招标采购 初步设计 施工图设计 施工 一般设备采购 冲洗及调试 试运行 售冷价格分析及测算 政府批准冷水价格 与用户签定用冷协议 运营商招标
管网设计
9 用户入口功能
1）冷量计量 2）根据用户侧冷负荷变化调节流量 3）调节水力工况 4）关闭及检修 5）二次管网与用户的分隔
用户入口（板换间）流程图
四、几个问题的讨论
1 与单体建筑设中央空调的比较
仅十所大学节省设备用房面积近4万m2，投资约3.2亿。
2 对电力建设产生的影响
大学城实际情况比较 （未包括中心区） 装机容量 (MW) 分体机 直接能源 石 油 发 天然气 区域供冷 其他能源 占建筑用电约50％
3 区域供冷的特点
1）区域供冷系统是现代城市基础设施之 一，是城市发展和改造的规划设计内容之一。 2）冷水是一种商品，像自来水、电力、天 然气等一样。 3）区域供冷有较强的系统扩展性。 4）区域供冷实现了冷水商品生产的专业化、 规模化、产业化和市场化。 5）区域供冷公司或能源公司是以冷水为产 品的生产性企业。
施工图阶段大学城各冷站装机容量统计 （第四次调整）
原设计装 新统计冷负荷 新计算装机冷量（RT） 冷站名 机冷量 （RT） （RT） 称 8200 +预留中心 第一供 5700+预留中心区 区 冷站 29000 （同时使用系数0.7） 第二供 冷站 25000 57980 31800（同时使用0.55） 12930 +预留中心 第三供 8400+预留中心区 区 冷站 25000 （同时使用系数0.65） 第四供 24000（同时使用系数0.7） 冷站 27000 34300
4 工程投资汇总
工程投资表
二、能源规划
广州大学城 能源规划
分布式能源站 风能、太阳能等多种 能源的利用 建筑设计节能 区域供冷系统 集中热水供应系统
1 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
2 冷负荷的分析和预测
主要目的：确定总的装机容量,为 预测年售冷量提供基础资料 也是区域供冷设计中最基础、最重 要的工作
3 冷负荷的分析预测方法
350 300 250 200 150 100 50 0 1 教学楼 2 3 4 5 6 7 8 宿舍 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 学术中心 行政办公 体育馆 食堂 生活服务
３ 广州大学城区域供冷系统概况
总装机冷量近11.28万RT（39.7万Kw） 总蓄冰量近26万RTH 设四个区域供冷站 第一冷站装机容量10.2万KW（2.9万RT） 第二冷站装机容量11.2万KW（3.18万RT） 第三冷站装机容量8.9万KW（2.5万RT） 第四冷站装机容量9.5万KW（2.7万RT） 冷水管网总长度将近120公里
三、广州大学城区域供冷 方案论证及工程设计
1 重点工作 1) 可行性研究阶段:冷负荷的预测、确 定装机容量、确定冷站规模、确定 区域供冷的规划方案、确定制冷形 式 2) 方案设计阶段:二次管网的敷设方案、 主要路由的规划、制冷站及其工艺 的确定 3) 详细设计阶段:二次管网的设计及优 化、完成冷站设计及优化 4) 施工阶段:系统的调试
六、总结
区域供冷建设过程中的重点工作
1) 政府方面
应在建设及规划初期开始实施 规划设计阶段需提供冷站用地、冷水管敷设所需地下地上的位 置及空间 需要土地出售过程及规划审批部门在单体建筑方案设计要点中 明确体现，要在政府主导下市场化运作。 需要有关政府职能部门和相关技术部门制定配套的指南、法规、 技术标准和规范。
3) 蓄冰方案的确定
随着广州大学城能源规划方案的批准，分布式能源站 建设工作的推进，方案设计阶段由仅在区域供冷范围内的 比较扩大为从分布式能源站、输变电系统、冷站工艺系统 的综合比较。蓄能方案成为首选方案，经过比较，冰蓄冷 方案比常用一般电制冷方案增加1.2亿元初投资（方案阶 段估算直接投资7.6亿元）。 但可以利用蓄能降低电力供应、生产的峰值负荷，减 少分布式能源站发电设备的装机规模，减少输变电投资， 增加燃气轮发电机的运行平稳性等有利因素，并估算此部 分可减少初投资约2亿元。采用冰蓄冷方案经济合理，技 术上可行，并将一个冷站布置在分布式能源站附近，利用 余热采用吸收式制冷。
２ 广州大学城简介 位于广州市番禺区小谷围岛 面积约18平方公里 规划功能划分有10所大学园区、中心 南北商业区、中心湖信息共享区 2002年底动工建设，2004年9月一期工 程完成，3万大学生入读 2005年二期工程完成，近9万学生入读 计划招生人数18～20万，教职工及科 技人员8.5～10万，规划人口35～40万
2 运营成本 的构成
成本构成分析表 耗电成本 32％ 用水成本 1 ％ 折旧费用 37 ％ 维修费用 4 ％ 管理费用 2 ％ 财务费用 24％
冷冻站维修成本构成表
3 运营商的市场
由于区域供冷是一个从冷站、管网和换热间 运行、维护的全系统的工作，提高效率，减少能 源消耗，关系到区域供冷的生存问题。要有一支 专业化的运行、管理维护队伍，才能适应这个市 场的需求。国外区域供冷已有近30年的历史，已 经形成一批有经验的运营商。广州大学城目前正 在进行运行商的国际招标工作。根据对国内现有 中央空调系统实际情况的了解，如果有一定硬件、 软件的配合和一支有经验的管理队伍，降低20% 的能耗是有可能的。所以运营商的商机和利润空 间还是很可观的。
蓄冰空调100％负荷运行策略图
25000
融冰供冷 乙二醇主机制冰 乙二醇主机供冷
20000
15000
10000
RT
5000
0
-5000
-10000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
t
大学城某冷站蓄冰空调100％负荷运行策略
一般中央空调
峰值负荷相对分体机减少12万KW/h 如按5000元/KW.h电力建设费用估算投资 大学城十所大学为政府减少投资6亿元以上
3 对环境及城市景观的影响
1) 2) 3) 4) 建筑外观 减弱热岛效应 减少室外空调设备的噪声影响 减少冷却塔的漂水损失
五、经济分析
1 售冷量的预测
广州美术学院各单体周售冷量预测表
根据广州大学城的建设经验，在确定 冷站位置、规模和供冷范围时，有以 下几个数据可供参考：
1) 管网的冷损失：温升宜小于0.5~0.8℃, 或冷损失宜小于4~6% ； 2) 管网投资：占总投资的比例不宜大于 8~12%； 3) 二级泵输送能耗：占总能耗的比例不宜 大于10~15%。
6 冷站制冷方式的选择
各冷站装机容量需要在不同的设计阶段（如可研、方案、初步设 计和施工图设计）进行调整和修正。 甚至还要进行适当的预留，以便在实际运行后调整装机容量
5 可研及方案阶段确定冷站规模、数量 及位置
不同制冷方案及不同冷站数量的初投资比较
不同制冷方案及不同冷站数量的运行费比较
分析比较的结论是： 1) 在全岛设4~5个冷站，并建议供冷 半径不宜超过1.5公里。每个冷站规 25000~30000RT(根据其他国家的经 验，这个规模下的冷站单位冷吨初投 资较合理)。 2) 实际实施中，根据用户的变化确定 为设4个冷站，供冷半径扩大到2~3公 里。
2) 技术的关键环节和技术难点
• 可行性研究阶段:冷负荷的预测，同时使用系数的确定，冷站 • • •
• 数量和规模的确定 方案设计阶段:管网的规划设计和制冷工艺的确定 详细设计阶段:二次管网和冷站的优化，自动控制系统的设计 施工阶段:系统调试 售冷量的预测，冷价的制定，用户协议的签订
3) 运营阶段
谢谢! 请各位指导!
大学城区域供冷系统
高温水或蒸气吸收式制冷 + 电制冷 38C 32C 38C + 8C 8C 3C
第一冷站
用户空调设备
32C
13 C 用户部分
第一冷站部分
二次管网及板换间部分
用 空 设 户 调 备
第 三 冷 电 冷 冰 二 四 站 制 蓄
38C -6C 0C
32C 2 C~3 C 1C 13 C 用 部 户 分 第 三 冷 部 二 四 站 分 二 管 及 换 部 次 网 板 间 分