建筑电气空调系统及新能源节能新技术研究

1、建筑电气空调系统及新能源节能新技术研究    摘要：高层楼宇建筑电气系统除了包括供配电系统、照明系统、电梯系统、电梯系统外，还包括暖通空调系统及太阳能、风能等新型节能发电系统。本文将对暖通空调系统中的冷热电联产和“冰蓄冷”新兴空调电气节能技术，以及太阳能和风能新能源节能技术进行详细分析研究。 关键词：建筑电气空调系统;新能源节能;新技术 Abstract: High-rise building electrical system comprises the power supply and distribution system, lighting sy

2、stem, elevator system, elevator system, also includes HVAC system and solar energy, wind energy and other new energy power generation system. The HVAC system in cold cogeneration and " ice " new air conditioning and electrical energy-saving technology, as well as the solar energy and wind

3、energy new energy saving technology for detailed analysis research. Key words: building electrical air conditioning system; new energy; new technology 1.冰蓄冷空调电气节能技术 冰蓄冷空调电气节能技术原理，是在电力负荷较低的夜间，利用“低谷”区的电能资源采用制冷机进行制冷，将电能转换为冷量，然后利用冰的潜热特性，利用相应储存容量将冷量储存起来。而在电力负荷较高的白天电能需求高峰期，把冰中所储存的冷量有机释放出来，以满足建筑物制冷空调系统或其它制

4、冷生产工艺的需求，从而达到添补高峰电能供应不足、利用峰谷电价差节省电费、以及降低空调设备容量等目的。高层楼宇建筑中广泛采用冰蓄冷空调系统，主要是利用水-冰-水转换变成中伴随着热量迁移的功能特性，尽可能利用夜间电力负荷低谷区的廉价电能资源，让制冷机在最优工况条件下运转制冰，将楼宇制冷空调系统所需全部或部分冷源以潜热形式储存于固态或结晶状冰体中，这样当空调系统出现过负荷工况时，冰就会自动吸收相应热量融化，以低温能量水提供空调系统运转所需的冷源，从而实现将低谷电能资源向高峰电能资源转换的目的，达到电能能源的充分利用，提高空调制冷设备的综合利用率。在现代分时电价的广泛实施过程中，有效将低谷廉价电能资源

5、转换到高峰时利用，将会取得非常显著的节约电费的经济效益。冰蓄冷空调电气节能技术主要包括以下优点： （1）有利于电网峰谷电力负荷调节，减缓电厂和供配电设施的供电压力； （2）利用冰蓄能技术，在空调过负荷期间，将冷量水提供给制冷主机，从而减少了制冷主机容量，同时减少空调系统相应的配套系统增容费用，减少了空调系统综合投资； （3）将低谷期的电能资源有效储存起来，利用电网峰谷荷电价差额，降低空调系统在高峰期的电能消耗，减少了高层楼宇建筑的空调运行费用； （4）冷冻水温度可以降到1-4，从而实现了高层楼宇大温差、低温送风空调系统的构造，同时节省了水、风输送系统的综合投资和系统能耗； （5）冰蓄冷空调相对

6、湿度较低，空调制冷品质得到有效提高，可有效防止常规中央空调综合症，增强空调系统的人性化服务水平； （6）冰蓄冷空调系统为高层楼宇空调系统提供了一个应急冷源，从而提高了空调系统的运行可靠性； （7）冰蓄冷空调冷量全年均按一对一配置，系统电能资源综合利用率较高，节约空调系统综合能耗经济效益十分明显。 冰蓄冷空调电气节能技术是高层楼宇建筑削峰填谷、缓解供配电系统电能供应压力和新增用电点矛盾的有效解决节能降耗解决途径，在建筑电气节能领域具有非常广泛的应用前景，有效推动着建筑节能工作的顺利开展。 2.冷热电联产电气节能技术 冷、热、电联产(BCHP)技术是一种建立在能源梯级综合利用理念的基础上，集制冷、

7、供热(建筑物采暖与供热水)、以及发电三个过程为一体的多联产能量综合分配利用高效系统，与远程单独送电工程相比，使能源资源利用效率得到了大大提高。据大量文献资料和实际工作经验可知，大型发电厂的能源综合利用发电效率仅有30%55%，扣除厂用电和电能输送线损率，到达终端的能源利用效率大约只有35%47%，而BCHP三联产技术其能源综合利用效率大约可达80%90%，且由于三联产工程耗能用户通常较近，几乎没有任何电能输送损耗。对于热电联供系统而言，如果向系统输入100个单位的能量，则一般可以获得30个单位的电能输出，也就是发电效率为30%；但同时还可以收获50单位的热量资源，即获得50%的热量，这样整个系

8、统能量转化率可以高达80%，总能量的损失率大约只有20%。对于常规独立能量供应系统而言，如果需要30个单位的电能输出，如果按照能量转换效率为35%计算，则需要85个单位的能量输入，总损失能量为55个单位；同理如果要获得50个单位热量，按照锅炉能量转换效率为90%计算，则需要大概56个单位的能量输入，热转换损失能量约为6个单位。这样同样获得30个单位电能和50个单位热量，热电联产需要100个单位热量，而独立供应系统则需要141个热量，比热电联产供应系统多消耗41个单位的能童，总的能源利用效率也只有57%，比起热电产系统的80%要低23个百分点。冷热电三联产能源供应系统与大型热电联产能源供应系统相

9、比，热电联产能源转换效率也没有冷热电三联产能源转换率高，而且大型热电联产能源供应网络还存在输电线路和供热管网等能量损失，而冷热电三联产供应系统由于能源采用能源就地使用原则，可以减大大减少电能输配电系统和热能供热管网的投资及相应能源传输损耗，无论从减少综合投资成本还是从节能环保等方面来讲，冷热电三联产系统均是十分有利的。有关专家对冷热电三联产作了一些节能估算，如果我国从2000年起每年有4%的楼宇建筑的供电、供暖、以及供冷采用BCHP冷热电三联产供应系统，从2005年起有25%的新建楼宇建筑到2050年起有50%的新建建筑采用冷热电三联产系统进行能量供应的话，则到2020年我国二氧化碳的总排放量

10、将减少19%，若将现有建筑实施冷热电三联产系统的比例从4%提高到8%的话，则我国到2020年二氧化碳的总排放量将减少30%，也就是说冷热电三联产系统不仅节能效果十分明显，而且其在环境保护方面的应用效果也十分明显。 对用于高层楼宇建筑物的BCHP冷热电三联产系统而言，由于冷暖空调系统的负荷变动较大，系统不可避免会有相当大比例的时间内运行在较低负荷工况区，因此在进行BCHP冷热电三联产系统设计或改造时，应采取一些必要的措施(例如增加蓄热装置或适当蒸汽回注等技术措施)，无论从系统节能还是经济运行角度均十分必要。BCHP尤其适应于一幢楼宇或一个小区的集中冷热电联供，因此，对于高层楼宇建筑而言具有非常强

11、大的节能经济效益。上海中心大厦也采用了2.2MW的热、电、冷三联供系统，其详细分析见第五章。 3.风能太阳能新能源电气节能技术 在进行新能源电气节能系统设计时，需要注意风能太阳能等新能源与建筑功能结构的一体化设计。 3.1太阳能电气节能技术 太阳能热水和采暖电气节能技术目前在建筑中已经得到广泛推广使用，并获得较大的节能效果。由于高层楼宇建筑中光热利用对太阳能集热器的安装角度、采集面积、以及周围的遮挡物等因素有十分严格要求，因此在进行太阳能热水和采暖系统设计时，应考虑采用太阳能建筑一体化设计方案，实现太阳能集热系统与建筑功能结构间完美结合。根据工程项目的实际情况，太阳能热水和采暖系统的光热采集装置可以考虑安装在建筑物坡屋面上，利用楼宇建筑屋顶面积可以解决整个楼宇一部分热水供应需求。 3.2风力发电电气节能技术 开发可再生绿色能源是建筑节能工作开展的重要组成部分，风能作为一种新型可再生能源，已称为建筑电气节能研究的一个重要课题。在建筑环境中利用风能不仅具有免于输送的优点，所产