【《某区域区域集中式供热系统方案的确定案例分析》2600字】

第4章PLC程序设计某区域区域集中式供热系统方案的确定案例分析目录TOC\o"1-3"\h\u16262某区域区域集中式供热系统方案的确定案例分析 122261.1建筑模型的建立 1267731.1.1地理位置及气候条件 1233351.1.2建筑模型的物理描述 4162351.2建筑负荷的模拟计算 4180841.2.1建筑热负荷的模拟计算 574521.2.2建筑生活热水负荷的模拟计算 8319311.3方案对比及评价指标计算 13建筑模型的建立建筑热负荷的大小很大程度上决定了供热系统模式和设备类型的选择，建筑负荷的大小与建筑的热性能与建筑所处的位置和气候有关[49]。作为北京一个居民区的住宅建筑，由Revit软件建立这个建筑模型。该模型不仅需要考虑舒适和美丽，而且需考虑区域性质。地理位置及气候条件在北京的一个住宅建筑的建筑模型。冬季室外气象参数见REF_Ref24790\h表4-1。表4-SEQ表\*ARABIC\s11北京市冬季室外气象参数北京年小时太阳辐射如图4-1,北京每月日照时间相对统一，冬季累计日照时间约为170-250小。具体值见REF_Ref25172\h表4-2。表4-SEQ表\*ARABIC\s12北京太阳辐射量统计北京是一个四季分明、气候寒冷的城市，每月平均温度见REF_Ref25521\h表4-3。表4-SEQ表\*ARABIC\s13北京市月平均温度该区总面积为82000平方米。该地区有13栋住宅楼。建筑高度和体积不同，但各建筑楼层高度相同，总建筑面积144300平方米。本研究的居民区位于北京。建筑模型的基本信息见REF_Ref26024\h表4-4表4-SEQ表\*ARABIC\s14建筑模型概况建筑l模型与建筑2模型如REF_Ref26798\h图4-1所示。1）建筑一模型2）建筑二模型图4-SEQ图\*ARABIC\s11建筑模型建筑模型的物理描述在冬季，建筑中的热量主要通过外护结构而损失，因此需要考虑建筑面积的局限性。建筑围墙结构的热性能参数见REF_Ref27902\h表4-5。表4-SEQ表\*ARABIC\s15围护结构的性能参数住宅建筑的最小新鲜空气量可根据空气交换量来确定，住宅建筑的空气交换量见表4-6。表4-SEQ表\*ARABIC\s16居住建筑换气次数换热模式有对流和辐射换热形式，但在热负荷计算中，这些内部干扰（人员、设备、照明）属于冬季热项目，有利于冬季供热，所以在计算冬季热负荷时经常考虑它们作为安全因素。建筑负荷的模拟计算在实际工程中，主要采用热负荷指标法来计算建筑物的热负荷。因此，应结合环境参数、建筑围护结构的热性能和室内设计参数来确定热负荷的正确性和合理性。建筑热负荷的模拟计算由有关文献可以得到建筑的逐时热负荷[54]。图4-2~图4-11显示了每栋建筑的每小时热负荷，REF_Ref2876\h图4-11为建筑的总热负荷。图4-SEQ图\*ARABIC\s121号楼逐时热负荷[54]图4-SEQ图\*ARABIC\s132号楼逐时热负荷[54]图4-SEQ图\*ARABIC\s143号、8号楼逐时热负荷[54]图4-SEQ图\*ARABIC\s154号楼逐时热负荷[54]图4-SEQ图\*ARABIC\s165、6、9、10号逐时热负荷[54]图4-SEQ图\*ARABIC\s177号楼逐时热负荷[54]图4-SEQ图\*ARABIC\s1811号楼逐时热负荷[54]图4-SEQ图\*ARABIC\s1912号楼逐时热负荷[54]图4-SEQ图\*ARABIC\s11013号楼逐时热负荷[54]图4-SEQ图\*ARABIC\s111小区建筑逐时热负荷[54]建筑生活热水负荷的模拟计算根据《建筑给排水设计规范》（GB50015.2010），集中式供应热水系统设计小时耗热量在区内集中式供应生活热水时的公式如下：（4-SEQ公式\*ARABIC\s11）式中：；生活热水的定额和小时变化系数如REF_Ref30189\h表4-7所示，表4-SEQ表\*ARABIC\s17生活热水小时变化数该区位于北京，冷水设置见REF_Ref30500\h表4-8，住宅热水供应要求见REF_Ref30885\h表4-9。表4-SEQ表\*ARABIC\s18冷水的计算温度表4-SEQ表\*ARABIC\s19生活热水供应温度对于总硬度大于300mg/L的原水要软化，其要求见REF_Ref31163\h表4-10：表4-SEQ表\*ARABIC\s110水质要求通过模拟计算得到设计日生活热水热负荷，如REF_Ref1069\h图4-12：图4-SEQ图\*ARABIC\s112建筑设计日逐时热水热负荷本系统包括供热系统、生活热水供应系统和供电系统，其中供热系统由燃气轮机的余热提供，生活热水系统一般采用住宅区供热后的再换热，在不同阶段充分利用燃气轮机排气能。当排热不足以满足热水需求，则可以采用燃气轮机电热泵或电热水器补充生活热水；用上网电来加热生活用水。本文以天然气为原料，燃气轮机发电机组发电，燃气轮机排烟余热供热。该系统的工作原理详见REF_Ref19844\h图4-13：图4-SEQ图\*ARABIC\s113区域供热系统图流程如REF_Ref19955\h图4-14所示。图4-SEQ图\*ARABIC\s114建筑能耗模拟的建模示意图通过热负荷分析，得到五种方案，运行时间见REF_Ref8288\h表4-11；根据模拟计算，可以得到各建筑的建筑热负荷和住宅建筑的总热负荷。通过热负荷分析，得到五种方案，运行时间见REF_Ref8288\h表4-11：表4-SEQ表\*ARABIC\s111系统运行方案续REF_Ref13470\h表4-11系统运行方案本文的区域集中式供热系统是燃烧天然气为热源。燃气轮机的燃烧对气体燃烧提出了要求，需要由压缩机来加压。选择风源热泵为用户提供生活热水。根据建筑的最大热负荷来确定燃气轮机的类型。方案2~5的辅助热源由无法满足的热量决定。可加入空气源热泵以满足供热负荷。供热系统装置的具体参数见表4.12~表4.16。表4-SEQ表\*ARABIC\s112燃气轮机选型表4-SEQ表\*ARABIC\s113余热锅炉选型表4-SEQ表\*ARABIC\s114汽水换热器选型表4-SEQ表\*ARABIC\s115空气源热泵表4-SEQ表\*ARABIC\s116水泵型号方案对比及评价指标计算由相关文献得到了5种方案的运行参数，计算五种方案的评价指标。(1)标准工况下系统运行参数见REF_Ref20114\h表4-17。表4-SEQ表\*ARABIC\s117系统的运行参数由上表中的数据可以计算出五个方案的评价指标，具体值见REF_Ref20653\h表4-18-表4.20。表4-SEQ表\*ARABIC\s118系统的一次能源利用率仅考虑到初级能源效率，方案3可以提高能源效率，其次是方案4、1、5和2。方案3系统在标准条件下更加节能。表4-SEQ表\*ARABIC\s119系统的㶲效率效率越高，能源的级联利用率就越高。表4-SEQ表\*ARABIC\s120系统的一次能源节约率从上表可知，五种方案的PES大于0，表明组合供电系统比供电系统更节能。一次节能率从大到小：方案4、方案3、方案1、方案2、方案5，，所以方案4的系统节能更好。从上述评价指标来看，方案4的系统综合性能比其他四种方案要好，方案2和方案5的综合性能差，但以上的计算仅为标准条件下的计算值。对系统从全年运营的角度进行综合评价。(2)全年运行工况下5个方案的年平均评价指标如表4．21所示。表4-SEQ表\*ARABIC\s121运行周期内系统的评价指标（平均）从上表可以看出，从能源利用和质量利用的方面考虑，方案3的各评价指标都优于其他三种方案，以下是从经济角度对这五种方案的比较分析。(3)经济效益[57][59] 经济分析包括项目的初始投资，项目的年度经营成本，用选择投资回收期来评价系统的经济效益。1）初投资系统的初始投资成本包括热源站的设备、热管网、热系统的初始投资，可根据系统的具体设计方案计算。初始投资的具体路线见REF_Ref30466\h图4-15：图4-SEQ图\*ARABIC\s115系统初投资的项目列支根据初始投资项目，系统初始投资成本的计算公式见公式REF_Ref29780\h（4-2）：（4-SEQ公式\*ARABIC\s12）C为设备投资额。系统的初始投资成本计算结果见REF_Ref31874\h表4-22。表4-SEQ表\*ARABIC\s122系统方案的初投资费用2)运行费用系统运行成本是指维持系统正常运行的费用。具体项目如REF_Ref31965\h图4-16所示：图4-SEQ图\*ARABIC\s116系统运行项目列支根据运行成本项目，系统运行成本的计算公式见公式4.3：（4-SEQ公式\*ARABIC\s13）式中：M为系统的运行费用。这个项目使用天然气作为燃料。北京市天然气销售价格见下REF_Ref487\h图4-17，根据项目具体数据得出天然气消耗情况。图4-SEQ图\*ARABIC\s117北京市非居民管道天然气销售价格系统方案的年度运行成本计算结果见REF_Ref970\h表4-23。表4-SEQ表\*ARABIC\s123系统方案的运行费用3)投资回收期静态投资投资回收期可由公式REF_Ref1506\h（4-4）得出：（4-SEQ公式\*ARABIC\s14）式中：动态投资回收期的公式如下：（4-SEQ公式\*ARABIC\s15）式中：本文供热费30元/平方米，生活热