淺談典型建筑應(yīng)用三聯(lián)供系統(tǒng)的優(yōu)化

摘 要：隨著能源危機(jī)和環(huán)境惡化，人類(lèi)的節(jié)約、環(huán)保意識(shí)不斷加強(qiáng)，節(jié)能環(huán)保成為了當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì)，冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)正是在這樣的環(huán)境下誕生的，為建筑的制冷、供熱、發(fā)電打開(kāi)了一個(gè)新的局面，雖然在具體的應(yīng)用中還存在一定的問(wèn)題，但是發(fā)展前景很好。文章通過(guò)簡(jiǎn)要概述三聯(lián)供系統(tǒng)的機(jī)理、優(yōu)勢(shì)和目前國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，針對(duì)典型建筑應(yīng)用三聯(lián)供系統(tǒng)的幾個(gè)問(wèn)題，從動(dòng)態(tài)負(fù)荷配置、設(shè)備儀表配置和運(yùn)行策略選擇三方面提出了優(yōu)化解決的方案，以期能夠更好地完善建筑的冷熱電供應(yīng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)資源的節(jié)約和環(huán)境保護(hù)。

關(guān)鍵詞：三聯(lián)供系統(tǒng)；典型建筑；優(yōu)化

中圖分類(lèi)號(hào)：TK01+9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）21-0156-01

冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)作為一項(xiàng)兼具環(huán)保和節(jié)能的新技術(shù)，在能源緊張、環(huán)境惡化的現(xiàn)代社會(huì)得到了廣泛的重視，國(guó)務(wù)院也在2013年下發(fā)的能源發(fā)展規(guī)劃中鼓勵(lì)發(fā)展多聯(lián)供系統(tǒng)的分布式能源建設(shè)，相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展值得我們探討和研究。三聯(lián)供系統(tǒng)在建筑中的應(yīng)用大大提高了資源的利用率，不過(guò)相關(guān)技術(shù)在應(yīng)用中由于需要多方面的聯(lián)系配合，工藝復(fù)雜，因此有關(guān)技術(shù)的優(yōu)化需要我們不斷加強(qiáng)。

1 三聯(lián)供系統(tǒng)概述

三聯(lián)供系統(tǒng)（CCHP）的“三”指的是冷、熱、電，即指以天然氣為主要燃料帶動(dòng)發(fā)電設(shè)備運(yùn)行，產(chǎn)生的電力供應(yīng)用戶(hù)的電力需求，系統(tǒng)發(fā)電后排出的余熱通過(guò)余熱回收利用設(shè)備向用戶(hù)供熱、供冷，實(shí)現(xiàn)冷熱電的三聯(lián)系統(tǒng)供應(yīng)。三聯(lián)供系統(tǒng)主要具備多聯(lián)產(chǎn)、分布式、能源利用最大化的特點(diǎn)，在具體的應(yīng)用中能夠高效利用能源、減少污染排放量，具有很明顯的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)得到國(guó)家相關(guān)政策的支持，不僅如此，三聯(lián)供系統(tǒng)作為一個(gè)比較全面的供應(yīng)體系，大大提高了電力系統(tǒng)的安全可靠性，這為三聯(lián)供系統(tǒng)在建筑中的應(yīng)用打開(kāi)了一個(gè)局面。

2 三聯(lián)供系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r

三聯(lián)供系統(tǒng)在美國(guó)、日本、英國(guó)、荷蘭等國(guó)家都得到了很好的發(fā)展，相關(guān)的適用范圍和技術(shù)水平一直在不斷地發(fā)展，已經(jīng)逐漸形成了一個(gè)比較成熟完善的體系。就美國(guó)而言，在1978年美國(guó)《國(guó)家能源法》頒布以來(lái)，有關(guān)能源結(jié)構(gòu)的改善一直在不斷地推廣，隨著技術(shù)的成熟和相關(guān)需求的迫切，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大范圍的三聯(lián)供系統(tǒng)應(yīng)用，預(yù)計(jì)到2020年還將有更多的學(xué)校建筑、商用企業(yè)加入到三聯(lián)供系統(tǒng)的使用中來(lái)。

除了美國(guó)，日本的三聯(lián)供系統(tǒng)在政府的支持下已經(jīng)相當(dāng)完善，民用、醫(yī)院、學(xué)校、辦公樓等都的三聯(lián)供系統(tǒng)推廣工作都取得了很大的突破，另外，很多歐洲國(guó)家的三聯(lián)供技術(shù)都已經(jīng)達(dá)到世界水平。

三聯(lián)供系統(tǒng)環(huán)保節(jié)能的優(yōu)勢(shì)為其應(yīng)用提供了很好的前提，在國(guó)外，三聯(lián)供技術(shù)的應(yīng)用一直在不斷推廣，同時(shí)相關(guān)技術(shù)也在不斷的完善總結(jié)和更新發(fā)展。

2.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)的三聯(lián)供技術(shù)應(yīng)用相比一些國(guó)外的先進(jìn)國(guó)家起步較晚，這也就導(dǎo)致了相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用結(jié)合上還存在一定的差距。隨著近年來(lái)國(guó)家能源戰(zhàn)略的興起，三聯(lián)供系統(tǒng)憑借其多聯(lián)產(chǎn)、高效率、低污染的工作機(jī)理得到了很高的重視，相關(guān)的技術(shù)研究取得了很大的突破。將三聯(lián)供系統(tǒng)應(yīng)用于建筑供熱、制冷、發(fā)電技術(shù)需要考慮多方面因素，在技術(shù)的研究與應(yīng)用中存在很多的問(wèn)題，很多的難題隨著研究的深入得到了解決，相關(guān)技術(shù)目前已經(jīng)不斷地推廣，同時(shí)，中科院也展開(kāi)了多次應(yīng)用三聯(lián)供系統(tǒng)的效益評(píng)估，三聯(lián)供系統(tǒng)得到了社會(huì)的廣泛認(rèn)可，相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用展開(kāi)了規(guī)劃。隨著建筑應(yīng)用三聯(lián)供系統(tǒng)的不斷推廣，有關(guān)的優(yōu)化措施也在不斷的調(diào)試，我國(guó)一直保持著相關(guān)技術(shù)的優(yōu)化與發(fā)展。

3 典型建筑應(yīng)用三聯(lián)供系統(tǒng)的優(yōu)化

3.1 動(dòng)態(tài)負(fù)荷合理配置

在三聯(lián)供系統(tǒng)工程施工中，首先需要對(duì)建筑的負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，通常采用的負(fù)荷計(jì)算方法有面積指標(biāo)法、逐時(shí)系數(shù)法和軟件模擬法，但是一次計(jì)算并不能直接得出需要配置系統(tǒng)指標(biāo)，具體的配置還需要掌握一個(gè)全年的動(dòng)態(tài)負(fù)荷情況。動(dòng)態(tài)負(fù)荷配置的優(yōu)勢(shì)在于可以更加全面綜合的考慮到氣候、季節(jié)、氣溫等不同時(shí)期的冷熱電負(fù)荷系數(shù)，這樣動(dòng)態(tài)的負(fù)荷才能實(shí)現(xiàn)合理配置。因此，典型建筑應(yīng)用三聯(lián)供系統(tǒng)的優(yōu)化首先要從動(dòng)態(tài)負(fù)荷計(jì)算開(kāi)始，確保配置的合理準(zhǔn)確。

3.2 設(shè)備儀表的控制

三聯(lián)供系統(tǒng)包括制冷、供熱、發(fā)電三重的工藝技術(shù)，因此相關(guān)的設(shè)備儀表也比較復(fù)雜。一個(gè)完整的三聯(lián)供系統(tǒng)由燃?xì)廨啓C(jī)、余熱鍋爐、蒸汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、熱交換站、制冷設(shè)備等主機(jī)和很多的輔機(jī)設(shè)備構(gòu)成，除此之外，為了保證工作的精確進(jìn)行，系統(tǒng)還包括許多壓力、溫度、壓強(qiáng)、轉(zhuǎn)速、功率、電壓、電流等測(cè)量?jī)x表，整個(gè)三聯(lián)供系統(tǒng)需要主機(jī)和輔機(jī)的相互配合，儀表與設(shè)備的協(xié)調(diào)工作，才能達(dá)到冷熱電的多聯(lián)產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)資源的有效利用。三聯(lián)供系統(tǒng)需要這么多的設(shè)備和儀表來(lái)才能完成工作，當(dāng)中任意一個(gè)部分出現(xiàn)問(wèn)題，都將導(dǎo)致系統(tǒng)的癱瘓，因此，在建筑應(yīng)用三聯(lián)供系統(tǒng)上必須優(yōu)化設(shè)備和儀表的控制，只有將這些復(fù)雜、冗繁的器械控制好，才能確保工作的井然有序。具體而言，設(shè)備和儀表的控制可以從幾個(gè)方面入手。

首先，簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減小設(shè)備體積、數(shù)量，優(yōu)化儀表的測(cè)量功能，實(shí)現(xiàn)一表多測(cè)，精簡(jiǎn)設(shè)備和儀表不僅可以節(jié)約能源，還能為工作管理和工序減負(fù)，實(shí)現(xiàn)更好的控制。

其次，增加設(shè)備儀表的自動(dòng)報(bào)警功能，一旦某一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，可以快速排查，提高工作效率。

除此之外，設(shè)備儀表作為建筑三聯(lián)供系統(tǒng)的重要組成部分，為了能夠有效優(yōu)化系統(tǒng)功能，必須從科技的角度不斷完善和更新設(shè)備儀表功能，確保設(shè)備功能的先進(jìn)性、儀表測(cè)量的精確性，逐漸實(shí)現(xiàn)三聯(lián)供系統(tǒng)的自動(dòng)化、信息化和智能化。

3.3 運(yùn)行策略的優(yōu)化選擇

三聯(lián)供系統(tǒng)的設(shè)備繁多，工藝復(fù)雜，因此，為了實(shí)現(xiàn)更好的功能優(yōu)化，運(yùn)行策略選擇十分重要。為了選擇合適的運(yùn)行策略，可以就設(shè)備進(jìn)行數(shù)學(xué)模型構(gòu)建，將三聯(lián)供系統(tǒng)中涉及的主要設(shè)備集結(jié)起來(lái)，以年總費(fèi)用最小作為目標(biāo)函數(shù)，將各個(gè)主要設(shè)備的特性方程羅列出來(lái)，以此求解找出最優(yōu)的數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型建立之后需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏y(cè)試，判斷模型的實(shí)用性與準(zhǔn)確性，同時(shí)依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚业饺?lián)供系統(tǒng)最優(yōu)的運(yùn)行策略。計(jì)算數(shù)學(xué)模型的方法來(lái)進(jìn)行運(yùn)行策略的選擇相對(duì)比較科學(xué)，但是在具體的實(shí)踐中也難免有紕漏之處，因此，得到模型之后必須進(jìn)行測(cè)試與修正，同時(shí)，在日后的具體實(shí)踐中，也可以就模型進(jìn)行不斷的完善。三聯(lián)供系統(tǒng)的優(yōu)化需要我們選擇出最優(yōu)的運(yùn)行策略，才能真正發(fā)揮三聯(lián)供系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，將效益最大化。

4 結(jié) 語(yǔ)

三聯(lián)供系統(tǒng)多聯(lián)產(chǎn)、分布式、能源利用最大化的特點(diǎn)符合當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展需要，這為三聯(lián)供系統(tǒng)在建筑中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。雖然我國(guó)的三聯(lián)供系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)起步較晚，但是隨著科技的不斷進(jìn)步和相關(guān)研究的持續(xù)深入，已經(jīng)取得了明顯的進(jìn)步，有關(guān)技術(shù)推廣工作正在不斷展開(kāi)。由于三聯(lián)供系統(tǒng)工作的復(fù)雜性，在實(shí)踐中存在一定的問(wèn)題，這需要我們從動(dòng)態(tài)負(fù)荷合理配置、設(shè)備儀表控制、運(yùn)行策略?xún)?yōu)化選擇等多方面來(lái)不斷優(yōu)化應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)效益的最大化，為建立資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)貢獻(xiàn)力量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張杰.典型建筑應(yīng)用三聯(lián)供系統(tǒng)的優(yōu)化研究[D].北京：北京建筑工程學(xué)院，2012.

[2] 郝學(xué)軍，王琳，劉銅，等.北京市某大型公共建筑三聯(lián)供系統(tǒng)的優(yōu)化[J].暖通空調(diào)，2009，（1）.

[3] 蔣潤(rùn)花.冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)集成機(jī)理研究及全工況性能優(yōu)化[D].廣州：華南理工大學(xué)，2014.

[4] 胡小堅(jiān)，張雪梅，蔡路茵.冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)（CCHP）的優(yōu)化研究進(jìn)展[J].能源研究與管理，2010，（2）.

[5] 林勤榮.冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化配置和運(yùn)行策略研究[D].南京：南京理工大學(xué)，2014.