分布式能源与建筑的融合(下).doc

分布式能源与建筑的融合（下）（ 2 ）上海公共建筑空调能耗现况 上海公共建筑能耗现状及节能潜力 分析 文中对 9 幢办公楼和商办楼全年空调能耗的调查结果：平均能耗为 1.8GJ/m 2 a （析算年一次能耗）。比日本办公楼节能标准 1.256GJ/m 2 a 大，说明节能潜力较大。 2 供热空调系统的节能对全年能耗的 影响 （ 1 ）供热空调的节能系统（见表 12 ） 表 12 供热空调的节能系统 项目 节能系统 机器 项目 节能系统 机器 1 可变流量方式 VAV 方式 VWV 方式 台数控制 VAV 机组 风机转速控制 水泵转速控制 2 3 4 高效率控制系统 辐射采暖空调 蓄能系统 计算 机控制 低温地板辐射采明 立式蓄热槽 潜热蓄热 （ 2 ）节能措施对供热空调能耗的影响 节能对象办公楼建筑（见表 13 、表 14 ） 表 13 建筑面积 2 万 m 2 的办公楼 项目 内容 指标 建筑面积 空调面积 设计人数 实际人数 冷源 热源 合同电力 空调风量 新风量 20000 m 2 12000 m 2 2000 人 1000 人 2100kw 1600kw 800kw 200000 m 3 /h 40000 m 3 /h 60 （ 5575% ） 1 人 /6 空调 m 2 50 （ 4060 ）人 / 千 m 2 （建筑面积） 105 （ 70140 w/m 2 ） 80 （ 55120 ） w/m 2 40 （ 3040 ） w/m 2 10 （ 1020 ） m 3 /m 2 h 2 （ 24 ） m 3 /m 2 h 热源动力 空调泵 空调机 送排风机 卫生泵 电梯 照明、万能插座 其它 合计 260kw 80kw 150kw 80kw 50kw 60kw 500kw 20kw 1200kw 13 （ 415 ） w/m 2 4 （ 28 ） w/m 2 7.5 （ 410 ） w/m 2 4 （ 39 ） w/m 2 2.5 （ 26 ） w/m 2 3 （ 27 ） w/m 2 25 （ 2035 ） w/m 2 60 （ 50100 ） w/m 2 表 14 不同用途能耗及比例 项目 燃气量 1 次能 GJ/a 1 次能合计 比例 % 直燃机（含补机） 170 千 m 3 /a 7829 7829 21 项目 设备容量 kw 最大负荷 kw Mwh/a 1 次能 GJ/a 热源 比例 % 冷热机组（含补机） 空调用泵 空调机 送排风机 卫生泵等 电梯 照明、万能插座 其它 合计 260 80 150 80 50 60 500 20 1200 180 50 100 40 20 40 350 20 800 360 200 330 200 100 160 1400 150 2900 3692 2051 3384 2051 1026 1641 14358 1538 29742 3692 热输送 5436 动力 4718 14358 1538 37572 10 14 13 38 4 100 合同电力 800kw 单位面积能耗 1879MJ/ m 2 a 节能措施（共 8 项）（见表 15 ） 表 15 节能项目及节能率 节能项目 减少用气量（千 m 3 /a ） 减少用电量（ MW/a ） 节能率（换算为一次能） 变更空调设定温度 缩短空调时间 减少新风量 减少空调机风量 白天、休息日熄灯 节约照明用电 夜间自动售货机关灯 小计 换算为一次能 17 8.5 14.3 39.8 1833.GJ/a 36 46 64.3 72 39 50 48 355.3 3644GJ/a 3.0 2.3 3.5 2.0 1.1 1.4 1.3 14.6% 变更空调设定温度：当将夏季空调室内设定温度提高 1 ，冬季采暖设定温度下降 1 时，能减少冷（热）源能耗 10% ，即减少夏季空调燃气量 170 千 m 3 /a 0.1=17 千 m 3 /a ；减少空调、采暖用电量 360MWh/a 0.1=36MWh/a 。 缩短空调时间 1h ：当将 50% 空调系统在开业、停业时缩短运行 1 小时，即（ 1h/10h=0.1 10% ）时，减少供热空调用气量为前项的 1/2 ，即 8.5 千 m 3 /a ；减少供热空调用电量（ 360+200+360 ） MWh/a 0.5 0.1=46MWh/a 。 减少新风量：当减少新风量一半时，即 25000 m 3 /h 时，减少的能耗（夏、冬季）为 25000m 3 /h 1.2kg/m 3 29.3 KJ/kg 1500h/a=1320GJ/a 。若燃气、电各为一半时，减少供热空调用气量（ 315Gcal/a 0.5 ） /11000kcal/m 3 =14.3 千 m 3 /a ；减少供热空调用电量（ 315 0.5 ） /2450kcal/kwh=64.3MWh/a 。 降低空调机送风量：当转速减少 20% 时能减少电耗 40% ，即 360MWh/a 0.5 0.4=72MWh/a 。 白天熄灯 1 小时：当照明器具的一半白天熄灯 1 小时时，减少耗电量为 300kw 0.5 1h/d 260d/a=39MWh/a 。 减少照明用电：通过降低照度减少照明负荷削减的耗电量为， 1000MWh/a 0.05=50MWh/a 。 自动售货机照明关，夜间关：自动售货机照明关削减的耗电量为 10 台 0.1kw 8000h/a=8MWh/a ；自动售货机夜间关削减的耗电量为 10 台 1kw 4000h/a=40MWh/a 。 从以上分析可知，节能系统不仅降低了供热空调系统的运行能耗，而且还减少了供热空调系统的装机容量。在计算分布式能源系统的运行能耗时，应充分考虑节能措施的效果。 四、公共建筑电力负荷是设计分布式能源的重要参数 1 我国公共建筑耗电的现况（见表 16 、表 17 ） 表 16 北京部分宾馆电耗的构成（ % ） 亮马河大厦 新世纪饭店 天桥饭店 宝辰饭店 香山饭店 空调系统 照明系统 锅炉 电梯 给排水 办公设备 55 17 2 9 9 8 44 20 2 9 17 8 50 17 4 13 12 4 40 22 16 16 6 50 6 5 14 16 9 注：摘自商业建筑空调节能改造技术指南 表 17 办公楼电耗的构成（ % ） 总用电量 100 照明 33.3 冷暖空调 41.4 制冷机 14.2 空调动力 27.2 其它动力（电梯、电脑、冷排水） 25.3 注：摘自商业建筑空调节能改造技术指南 2 照明、办公设备电负荷有增长的趋势 当前我国办公室的照度标准为 1002001x ，电力负荷约为 1225w/m 2 ，随着办公楼照度水平的提高，照明标准将增长至 400lx ，照明电负荷和照明用电量将有增长的趋势。 当前我国办公楼的智能化水平较低，办公用电设备少，照明和插座容量的电气负荷约为 14w/m 2 ，占办公楼总电气负荷 40w/m 2 的 35% 。日本照明和插座电气负荷约为 30 w/m 2 。 3 建筑规模不同、空调冷（热）源方式不同对公共建筑的电力负荷有较大的 影响 （见表 18 ）。 从表 18 可知，空调冷（热）源方式不同，对电负荷及用电量有很大影响。 燃气空调冷（热）源电负荷为 415w/m 2 ，电驱动制冷机为 837w/m 2 ，分散式为 2336w/m 2 。燃气空调用电量为 103106kwh/m 2 ，电驱动制冷机动为 152242kwh/m 2 ，分散式为 73195kwh/m 2 。 表 18 办公大楼的设计 参考 数据 冷（热）源方式 A ：直燃机（含 GHP ） B ： + 电驱动制冷机 C ：分散式 建筑面积 m 2 2 万 5 万 2 万 大于 5 万 2 万 5 万 2 万 5 万 2 万 建筑名称 A1 A2 A3 A4 A5 B1 B2 B3 B4 C1 C2 C3 C4 职工人数 人 / 千 m 2 74 50 64 40 43 48 35 53 47 - 32 45 40 冷 ( 热 ) 负 荷 冷负荷 w/m 2 热负荷 w/m 2 合同电力 w/m 2 空调风量 m 3 /m 2 h 新风量 m 3 /m 2 h 137 136 33 11 3 119 123 40 11 3 102 77 44 19 3 116 116 44 11 3 110 101 41 12 4 117 77 56 20 3 124 90 53 14 5 59 54 44 10 2 127 125 60 28 5 95 78 65 14 3 141 128 70 36 3 87 81 63 11 2 113 125 35 23 5 电力负荷 热源 w/m 2 输送 w/m 2 动力 w/m 2 照明、插座 w/m 2 小计 4 11 12 25 52 11 7 9 24 51 12 13 10 30 65 15 8 14 23 60 9 10 6 24 49 16 17 13 62 108 8 11 17 21 57 11 12 11 25 59 37 16 6 36 95 24 8 26 27 88 36 7 13 54 110 23 7 11 24 65 24 6 7 18 55 用能量比例 用能量 MJ/m 2 用电量 kwh/m 2 热源 % 输送 % 动力 % 照明、插座 % 其它 % 1450 112 33 15 12 30 10 1360 118 38 10 14 35 3 1490 126 28 19 6 43 4 1470 126 36 10 16 33 5 1230 103 31 15 8 42 4 1860 171 24 16 10 46 4 2210 186 29 14 23 32 2 1570 152 23 21 13 39 4 2300 242 27 18 6 45 4 1860 195 21 10 24 38 7 1750 186 29 8 11 48 4 1590 164 26 12 13 45 4 900 73 49 9 30 30 3 4 公共建筑电力负荷的特点如下： 用电量夏季大、冬季少；平日多，星期六、星期日少。 当使用吸收式制冷机时，夏季用电量不增加，但输送系统仍需用电。 照明、办公用电有逐年增长趋势，但全年负荷比较稳定。 5 电力负荷取值是确定发电机装机容量的主要依据 发电机装机容量的取值是一项优化设计的 问题 ，主要依据是系统的 经济 性和节能性最佳。从已实施的分布式能源系统工程可知，发电机装机容量约为公共建筑电力峰值负荷的 60% 时，经济性较好。 五、分布式能源系统运行方式的优化 运行是保证分布式能源系统经济效益高，热回收量多的重要手段，也是保证分布式能源系统与建筑达到最佳融合的重要手段。 燃气内燃机（ GE ）发电和燃气轮机（ GT ）发电，一般与公用电网联网运行。 1 GE 发电时由下列设备组成，供给冷（热）水、生活热水和工艺用蒸汽。 GE ：驱动发电机发电 排热回收装置：以热水形式回收内燃机排热后供给热水 利用排热的吸收式制冷机：用内燃机排热作为驱动热源，供给冷水 直然机：用天然气作为驱动热源，供给冷水或热水 蒸汽锅炉：供给工艺用蒸汽。 运行方式如下： 当用电量 发电能力时， GE 在全负荷条件下运行，多余排热排向大气。 当用电量 发电能力时，为了使大电网购买电力不要超过合同电力，必须采用台数控制，并使 GE 满负荷运行。 当 用电量 合同电力时，原则是尽量提高发电机的运行率。 2 GT 发电时，将从与透平连接的排气锅炉中发生的蒸汽供给工艺、双效用吸收式制冷机、采暖用汽-水换热器等。运行方式与 GE 相同。 3 优化运行方式 一般可采用下列三种运行方式： 满足电力负荷的运行方式（电主热从）。 满足热负荷的运行方式（热主电从）。 发电机出力接近 100% 的运行方式（符合与公用大电网并联，并不逆送电的原则）。当电力负荷达到 80% 时，采用台数控制的运行方式。当夜间电力负荷大量减少时，采用停止发电机的运行方式。从已实施工程项目的运行可知，运行方式 比较合理。 六、复合能源系统 对公共建筑用户来说，提高供热空调系统的可靠性、舒适性，降低系统的运行费是首要的追求目标。复合能源系统是实现上述目标的可行方案。 复合能源系统指的是以电力和燃气、电力和燃油、电力和蒸汽驱