溴化鋰機組多能源利用的區域供冷供暖系統的優勢探究

張春峰

摘 要：隨著經濟發展和人們對于建筑環境要求的不斷提升，南方地區的供熱供冷問題一直備受關注。文章主要介紹了區域供冷供暖的情況，并通過實際工程的概述、控制策略和優勢分析闡述了區域供冷供暖系統的節能性、經濟性和其他優良特征。

關鍵詞：區域供冷供暖；溴化鋰機組；節能

1 概述

區域能源系統是指區域供熱、供冷、供電以及解決區域能源需求的能源系統及其綜合集成系統，能源系統可以是鍋爐、冷水機組、熱電廠、冷熱電聯供系統、熱泵等[1-2]。相較分散的建筑供冷、供熱，通過區域能源系統解決能源需求，具有更高的能源效率與更優環境效益。在“十三五”期間堅持綠色發展理念的大環境下，低能耗、低污染、高效率的區域性能源服務系統具有較好的發展前景[3]。

2 實例研究

2.1 項目實例簡介

項目位于上海市某商業商務區。根據區域開發進度和能源中心用地情況，該商業商務區區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。考慮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為商業商務區區域供冷供暖流程圖。

本次區域供冷供熱系統規劃商業商務區。能源集中供應需求建筑面積為63.7萬m2，用途為辦公、商業、酒店、公寓等。區域的冷熱負荷同時使用系數取0.7。區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

項目商業商務區區域用戶數量多樣、用能需求也可能不同，可能會出現用戶用能需求同供能單位供能模式之間的不協調，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每天的供能時間為：

（1）辦公地塊：上午8點至下8點；商業地塊：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.區域用能單位在供能期內每天用能的時間可能超出供能單位的供能時間，例如在個別小業主晚上加班需要供冷或供熱；b.區域用戶在季節用能時間上超出了區域供能的時間，例如有時在過渡季節中，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域內用戶在不同時間內的用能需求，但是從區域節能角度出發，不建議對區域辦公及商業用戶提供24小時供冷供熱服務。對于有額外需求的小業主，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的收費標準，主要是由于個別小業主的額外空調需求，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被普遍采納的。

對于第二種情況，從區域的節能要求和低碳建設角度出發，原則上供能單位將不支持在空調過渡期內的額外空調需求。在空調過渡期內，供能單位需要對供能設備進行維修與保養，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商。

2.2.2 系統運行時間策略

對整個區域能源系統的夏季工況而言，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，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）整個區域的能源系統夏季典型日蓄冷供冷量為107160kWh，占日累計冷負荷的19%。

全部區域供冷供熱系統夏季典型日運行策略圖如圖2所示。

整個區域能源系統的冬季工況而言，只使用蒸汽-熱水換熱器換熱供熱就可以滿足區域的總供熱負荷。整個區域供冷供熱系統冬季典型日運行策略圖如圖3所示。

對整個區域能源系統的過渡季工況而言，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，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。

整個區域供冷供熱系統過渡季典型日運行策略圖如圖4所示。

2.3 系統運行的節能性與其他優勢

2.3.1 系統運行的節能性

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

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

2.3.2 系統其他優勢

（1）區域供冷供熱規劃通過設備的集中化和大型化，可以提高系統效率，并通過商業化運營，實現規模效應，降低供冷供熱成本。可以兼顧節能、環保和經濟性三個方面的要求，在實現有效節能和減少污染物排放的同時獲得較好的運行經濟性。

（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，以獲得更好的能源利用效率并節省運行費用。

（3）區域供冷供熱通常和蓄能技術結合使用，以實現電力的削峰填谷，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低谷時段的廉價電力儲能，從而減輕電網峰值負荷，起到削峰填谷的作用。

（4）區域供冷供熱系統還可以采用計算機控制技術實現系統的優化管理與控制。專業化和商業化運營的區域供冷系統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）區域供冷供熱系統避免分體空調滴水、影響外立面等傳統空調的消極因素，也避免了傳統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）商業商務區部分建筑有限高要求，區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域供冷供暖系統較為復雜，需要對其控制運營策略進行深入分析以產生最大化的節能與經濟效益。

（2）系統較常規單體建筑空調制冷與供暖可以節約運行費用40%左右。

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

參考文獻

[1]殷平.冷熱電三聯供系統研究（4）：區域供冷和區域供熱[J].暖通空調，2013，43（7）：10-17.

[2]張朝輝，李震，端木琳，等.區域供冷供熱冷熱源方案的壽命周期成本分析[J].建筑科學，2007，23（4）：74-77.

[3]蘇生，壽青云.區域供冷供熱系統冷熱源方案經濟性分析與比較[J].建筑熱能通風空調，2003，22（3）：43-45.

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[6]王培培，龍惟定，白瑋.能源總線系統——半集中式區域供冷供熱系統[C]//全國熱泵新技術及應用研討會，2009.