电气工程师论文办公建筑中空调蓄能技术的设计分析.doc

电气工程师论文：办公建筑中空调蓄能技术的设计分析摘 要： 本文对苏州物流综合保税大厦项目空调设计中所采用的蓄能技术进行分析，探索并总结在类似的大型办公楼建筑中应用蓄能技术实现节能的意义、要点与方法。关键词： 空调节能冷热源冰蓄冷电蓄热0 引言目前，我国正处于调整和优化经济结构、加快转变经济增长方式的重要历史阶段。而促进节能减排、发展低碳经济，正是“调结构、转方式”的重要落脚点之一。而我国能源储量相对匮乏，结构不合理，在现阶段经济高速发展时期，如何提高能源利用效率、降低污染物排放量是我们面临的重要课题。建筑能耗约占到我国总能耗的30%，所以对绿色建筑的发展研究是节能减排中的重要组成部分，而空调能耗甚至可以占到建筑能耗的30%50%，冷热源部分又是空调能耗中的大户。实现空调节能、冷热源机房节能可以有效减少建筑能耗，这对于缓解我国能源紧缺矛盾，降低CO2排放，促进经济可持续发展有着重大的战略意义。1 工程概况1.1建筑概况苏州物流综合保税大厦，位于苏州工业园综合保税区，总建筑面积74 763m2，占地面积10 525m2，地下1层，地上26层，13层裙房为综合服务大厅，塔楼部分为办公楼。主楼高度99.45m。1.2 空调冷热源设计概要项目设计目标是三星级绿色建筑，应该结合当地能源政策与项目实际情况以及相关国家规范、标准的要求，在冷热源部分考虑采用冰蓄冷系统与电蓄热锅炉系统。2 空调冷热源蓄能技术的设计应用2.1 计算参数2.1.1 气象参数说明根据苏州市气象参数和实际运行经验表明，苏州市供冷季节从5月1日9月30日约为153天。供热季节从12月1日次年2月28日约为90天。根据经验设置空调负荷，其分布情况见表1。2.1.2 能源价格说明苏州市的电价政策根据该建筑的性质和用途，以及苏州市电力公司提供的电价体系，本案配电系统属于110kV电网体系，应该按照两部制分时电价进行计费。具体收费标准见表2。苏州工业园区天然气工商业用气价格3.06元/m3。2.2 冷热源系统设计空调系统中，冷热源设备初投资大，运行能耗在空调能耗中所占比例高，所以冷热源的确定对整个项目至关重要，必须结合项目特点、实际情况，按照技术先进、经济合理、安全可靠等原则确定。本工程已考虑扣除新风热回收后的负荷，夏季空调冷负荷共6 002kW（1707RT），冬季空调热负荷共2 972kW。冷源设计为部分负荷冰蓄冷系统，机房内设有双工况螺杆制冷主机2台592RT/386RT（空调工况/制冰工况），冷媒为R134a。夜间用电低谷蓄冷8小时，设计蓄冷量6080RTh，约占空调设计全日制总冷负荷的37.6。蓄冰槽释冷温度3.5/10.5；通过板式换热器产生的冷水温度为5/12。制冰系统采用钢盘管内融冰系统；载冷剂采用浓度为25%的乙二醇溶液；双工况主机与蓄冰装置串联布置，主机位于蓄冰设备上游，制冷机处于高温端，制冷效率高。系统最大负荷时制冷机与蓄冰槽联合供冷，部分负荷时应合理采用蓄冰槽供冷，充分利用苏州市的夜间优惠电价来降低空调运行费用。热源设计电蓄热锅炉系统。每日夜间电力低谷时段内，电锅炉蓄热，蓄得的热量存储在蓄热槽中，蓄热时间为8小时。空调供热采用电锅炉全谷电蓄热方式，即次日末端系统所需要的全部热量在前一天晚上利用低谷电力全部储存在蓄热槽内。机房内设置1 800kW承压电锅炉2台，最高出水温度96。设计采用2个蓄热槽，每个容积337.5m3，总有效容积675m3，蓄热水箱按95/55设计。设计采用2台换热量1 780kW的板式换热器，通过板式换热器产生的空调热水温度60/50。2.2.1 冷源冰蓄冷技术经济分析2.2.1.1 夏季空调冷负荷分析夏季设计日逐时负荷见图1。由夏季设计日逐时负荷可以看出本工程是典型白天运行空调的办公楼，所以夏季冷源采用冰蓄冷系统是比较适合的。下面我们将对冰蓄冷系统与常规电制冷系统在本项目中的应用进行技术经济分析。2.2.1.2 常规电制冷冷源1. 常规制冷机房初投资制冷量为2 110kW的离心式冷水机组3台及其相关辅助设备，经过测算总耗电功率约1 728kW，总初投资约631.9万元。2. 常规制冷机房运行时间为08:0018:00，全部为峰电价格，根据负荷变化增加或减少启动机组数量。 3. 冰蓄冷空调年运行费用见表4。2.2.1.4 2个方案的技术经济分析（见表5）2.2.2 热源的技术经济分析2.2.2.1 冬季空调热负荷分析冬季设计日逐时负荷见图6由于考虑到充分利用国家有关的电力优惠政策与峰谷电差价，大幅度地降低冬季空调运行费用，同时可以实现废气零排放，本工程设计采用电蓄热锅炉系统。下面将对电蓄热锅炉系统与燃气锅炉系统在本项目的应用进行技术经济分析。2.2.2.2 燃气锅炉热源系统1. 燃气锅炉房初投资制热量1.5t的燃气热水锅炉2台及其相关辅助设备，经过测算总耗电功率约50.4kW，总初投资约117.8万元。2. 考虑按照最大负荷配置2台1.5t燃气热水锅炉，运行时间为08:0018:00，全部为峰电价格，根据负荷变化增减锅炉运行台数。3. 燃气热水锅炉热源系统年运行费用设计日总供热量28 166kWh，天然气的低热值取36 000kJ/Nm3，则可得全天所需天然气理论值28166/36 0003 600=2 816.6m 3。考虑到效率系数，燃气锅炉效率取0.9，逐时负荷调节系数取0.8，则实际需要燃气量：2 816.6m3/0.9/0.8=3 912m 3设计日燃烧天然气费用：3 912m33.06元/m3=11 971元。设计日电费50.4kW10h0.798元（/kWh）=402.192元全年供热期按90天计算，（11 971元+402.192元）90天0.8=89.09万元。（注：燃气锅炉需要随着负荷变化而自动卸载或加载，负荷调节能力不强，因此负荷调节系数取0.8），即全年运行费用约为89.09万元。2.2.2.3 电蓄热锅炉热源系统1. 电蓄热锅炉房初投资制热量为1 800kW的电热水锅炉2台及其相关辅助设备，经过测算总耗电功率约3 659kW，总初投资约275.25万元。2. 本系统的电蓄热锅炉系统每日夜间8小时谷电蓄热，蓄热量满足白天全天空调热负荷。次日白天水泵运行供热。不同负荷阶段电蓄热锅炉系统运行策略见图7图10。3 结论3.1 冷热源蓄能系统能耗分析（见表8）由表8的数据可以得出：如果将冬夏两季用电、燃气能耗综合考虑，实际蓄能系统与常规系统能耗相近，而常规系统均为用能高峰时段的能耗，蓄能系统能耗中约有78%属于用能低谷时段的能耗。从年运行费用来看，蓄能系统可以降低约45.7%的运行费。3.2 蓄能冷热源系统的社会效益电网的峰谷差是现代电网的一大特点，蓄能系统虽然本身并不节电，但是具有转移电网高峰用电量、平衡电网峰谷差的功能。由于蓄能系统的移峰填谷功能，提高了电网的运行安全性能，提高了发电设备和输配变电设备的效率，降低变配电损耗，从而降低发配电的运行成本，充分利用不可再生资源，其社会经济效益是巨大的。因此，政府大力鼓励在低谷电时间段用电。 3.3 蓄能冷热源系统的经济效益可以大幅度地降低运行电费，降低经营成本。蓄能系统的用电策略是：在低电价时段制取冷（热）量储存起来，在相对高电价时段少用或不用电，把储存的能量释放出来使用。一般峰谷时段的电价比可达2:14.5:1，甚至更高，因此由于电价差而节省的运行电费达20%70%。而且采用空调蓄能技术后，可以使用预先储存的冷量来供冷，因此不必像常规空调系统那样按高峰负荷配备主机设备，而是按全天的平均负荷来配备空调主机设备，系统装机容量可以减少30%50%，还可以结合运用大温差