综合能源社会化投资合作项目供冷供暖系统工艺设计能耗分析、减振降噪、节能环保

能耗分析根据冬季、夏季运行策略及设备配置计算能耗，能耗包括电耗、水耗、药剂消耗，市政热力消耗。散热器供暖耗热量根据提供的初步的冷热负荷及供能面积，本项目散热器供暖总建筑面积为379206㎡，设计供暖热负荷为15.54MW，平均热指标为41.0W/㎡，散热器供暖区域主要为宿舍和公寓，宿舍、公寓供暖建筑面积为305769㎡，热指标为45.7W/㎡。其余建筑散热器供暖仅提供整体建筑面积，建筑存在部分区域不供暖的情况，功能一般为值班采暖或者设备间低温防冻。根据《城镇供热管网设计标准》CJJ/T34-2022采取三步节能居住建筑热指标为30~40W/㎡。因此在计算宿舍散热器供暖能耗时，本项目按照《城镇供热管网设计标准》CJJ/T34-2022的推荐值以及运行经验取33W/㎡，其他建筑的供暖热指标取0.7的系数，按此指标计算能耗供暖热负荷为11.19MW。设计值与计算能耗取值散热器供暖建筑类型负荷热指标供暖面积设计值宿舍13.97MW45.7W/㎡305769其他散热器供暖建筑1.57MW21.4W/㎡73437合计15.54MW计算能耗取值宿舍10.09MW33W/㎡305769其他散热器供暖建筑1.1MW21.4W/㎡×0.773437合计11.19MW（2）逐时系数法计算全年供暖耗热量散热器供暖建筑大部分为宿舍及公寓，冬季全天设计温度为20℃，本项目散热器供暖建筑按供暖逐时系数计算全年逐时负荷—计算能耗供暖逐时热负荷（MW）；—计算能耗供暖热负荷取值（MW）；—室内设计温度（℃）；—室外逐时干球温度（℃）；—室内供暖设计温度（℃）取20℃；—室外供暖设计温度（℃）取-7.6℃，根据全年逐时干球温度计算全年供热耗热量共2045.47万kWh。（3）公式法计算供暖全年耗热量根据《城镇供热管网设计标准》CJJ/T34-2022供暖年耗热量：—供暖年耗热量（GJ/a）；N—供暖期天数（d/a）取123天；—计算能耗供暖热负荷取值（kW）；—室内计算温度（℃）取20℃；—供暖期室外平均温度（℃）取-0.7℃；—供暖室外计算温度（℃）取-7.6℃。根据上式，本项目散热器供暖系统计算能耗取值为11.19MW，，散热器供暖年耗热量为2477.5万kWh。此公式未考虑寒假期间供暖建筑用能量减少的情况，比逐时计算供暖耗热量稍大。（4）综上，散热器供暖耗热量按逐时系数法计算，散热器供暖耗热量取2045.17万kWh。空调供暖耗热量根据《2022民用建筑暖通空调设计统一技术措施》各种类型建筑的热负荷指标见下表，本项目属于寒冷区综合性建筑园区，在能耗计算上可参考下列负荷指标，下表不包含新风热负荷，增加新风热负荷后热指标估算在90W/㎡左右。供暖系统面积热负荷指标建筑类型气候区严寒寒冷夏热冬冷住宅40～5035～4525～35办公楼50～7045～6540～55酒店50～6545～6035～50商场55～7550～6540～55图书馆、博物馆、美术馆、展览馆50～6545～6035～50学校40～6035～5030～40体育馆55～7045～6035～50医院50～6545～6035～50会议中心50～6545～6035～50餐饮楼55～7050～6540～55交通建筑-航站楼60～8055～7045～60交通建筑-高铁站房55～7050～6540～55交通建筑-码头、港口、汽车客运站50～6045～5535～50广电建筑50～6545～6035～50空调供暖系统供暖面积一般与空调供冷面积相同，本项目空调供暖面积按401308㎡，按累计热负荷70.36MW计算，空调供暖单位面积热指标为175.3W/㎡。热指标偏大，主要原因为初步阶段负荷估算，以及可能累加较大的实验室通风热负荷，存在较实际运行负荷放大因素。考虑新风及实验室工艺新风间歇运行及初步阶段负荷放大等因素，在能耗计算时采用设计负荷（装机负荷）乘以0.7的系数后的负荷作为能耗计算取值，此时空调供暖面积的热指标为90W/㎡，与《2022民用建筑暖通空调设计统一技术措施》中负荷指标接近，因此此数据是合理的。项目负荷累加值设计负荷（装机）能耗计算取值负荷70.36MW50.14MW36.10MW空调供暖面积401308㎡401308㎡400314㎡空调热指标175.3W/㎡125.3W/㎡90W/㎡（1）逐时系数法计算全年空调耗热量空调建筑全校平均运行时段取早8：00~晚20:00室内设计温度为20℃，晚21:00~早7:00室内设计温度为5℃。空调建筑冬季室内设计温度及时段见下表。空调供暖建筑按逐时系数计算全年逐时负荷—计算能耗空调逐时热负荷（MW）；—计算能耗空调热负荷取值（MW）取36.10MW；—室内设计温度（℃）；—室外逐时干球温度（℃）；—室内空调设计温度（℃）取5或20℃；—室外空调设计温度（℃）取-9.9℃，根据全年逐时干球温度计算全年空调耗热量共3596.01万kWh。（2）公式法计算全年空调耗热量根据《城镇供热管网设计标准》CJJ/T34-2022空调供暖年耗热量：—空调供暖耗热量（GJ/a）；—供暖期空调装置日平均运行小时数（h/d）取12h/d；—计算能耗空调冬季热负荷（kW）取36.1MW；—冬季空调室外计算温度（℃）取-9.9℃。考虑学校寒假供热量减小及夜间室内供暖温度降低的情况，供暖期空调装置日平均运行小时数取12h/d，空调供暖年耗热量为3688.9万kWh，与逐时系数法相差不大，综上，空调耗热量采用逐时系数法计算的3596.01万kWh。空调供冷耗冷量供冷能耗系数法计算全年空调耗冷量随着室外温度和室内人员设备情况的变化，空调系统的冷、热负荷是实时变化的。将公共建筑全年供冷期按冷负荷占设计冷负荷的百分比划分为4个阶段：100%负荷阶段、75%负荷阶段、50%负荷阶段、25%负荷阶段。根据上述供冷期阶段划分，公共建筑空调全年供冷能耗可用下式估算：W——全年供冷能耗，kWh；Q——设计冷负荷，kW；H——空调系统全年运行时间，h；a、b、c、d——100%、75%、50%、25%负荷阶段对应的运行时间占全年空调运行时间的百分比，%；COP100%、COP75%、COP50%、COP25%——100%、75%、50%、25%负荷阶段对应的冷源运行平均COP。在部分负荷下，设有多台制冷机组的制冷系统可以通过控制制冷机组的运行台数或负荷加、减载实现输出冷量的调节，因此，在制冷系统部分负荷下，单台制冷机组也可能工作在满负荷状态。为了简化计算，假设制冷系统部分负荷下的冷源运行平均COP等于单台制冷机组的满负荷COP，即：定义供冷能耗系数CCF为：则全年耗冷量：下表列出的我国不同气候区办公建筑IPLV的权重系数，计算相应各气候区的供冷能耗系数CCF，作为计算参考。适合区域各部分负荷段运行时间百分比CCFabcd全国1.20%29.10%48.50%21.20%52.60%严寒地区0.50%21.00%49.40%29.10%48.20%寒冷地区0.30%24.80%54.80%20.10%51.30%夏热冬冷地区1.20%26.30%48.20%24.30%51.10%夏热冬暖地区1.20%32.90%44.00%21.90%53.30%本项目Q设计冷负荷，北区13.55MW，南区44.32MW，共计57.87MW。CCF取51.3%，H运行时间取每天12小时，供冷时间为5月1日~9月30日153天，按此方法计算得全年耗冷量为5450.6万kwh。上述全年耗冷量未考虑冷指标偏大（206W/㎡）及暑假期间用冷量减小因素，故考虑0.7~0.75左右的系数，通过计算全年耗冷量为3815.42~4088.0万kwh，为方便计算折合设计负荷当量满负荷运行时间约为700小时，即最终全年耗冷量计算结果为4050.8万kWh。市政热力耗量运行阶段，在初寒期和末寒期，热负荷较小，散热器供暖系统可低温运行，散热器供暖负荷可优先由地源热泵系统承担。散热器末端暖气片及管道按照75/50℃，经估算，按照45/40℃的热泵供水温度，可满足约40%的散热器供暖负荷。因此当空调、供暖总负荷率≤40%时，可由热泵系统承担所有空调、供暖热负荷，总负荷率≥75%时，为保证空调、供暖效果，散热器供暖系统热负荷全部由市政热力承担。当40%＜负荷率＜75%时，由市政热力和地源热泵系统耦合运行，优先使用地源热泵。通过逐时散热器热负荷和空调热负荷计算，热泵供暖系统承担一部分或全部散热器供暖热负荷，其余部分由市政热力补充。市政热力供暖量见下图。市政热力承担热负荷经过计算，市政热力年供热量为1221.28万KWh。供暖耗热量其余部分由热泵系统承担，热泵系统年供热量为4420.2万kwh。各系统供热量，供冷量汇总为维持冬夏土壤热平衡，需控制冷水机组的使用时间，经过核算下表为能够使土壤热平衡的各系统供热、供冷量，土壤热平衡分析详见土壤热平衡分析章节。供热/冷冷热源供冷/热量（万KWh）（万KWh）供热市政热力1221.31221.3北区地源热泵1311.24420.2南区地源热泵3109.0供冷北区地源热泵853.52870.1南区地源热泵2016.6北区冷水机组94.81180.7南区冷水机组1085.9耗电量（1）能源站耗电量能源站供冷供暖量、耗电量汇总供热/冷冷热源供冷/热量（万KWh）供冷/热系统COP（估算）耗电量（万KWh）供热市政热力1221.35.2北区地源热泵1311.23.6364.2南区地源热泵3109.03.6863.6供冷北区地源热泵853.54.2203.2南区地源热泵2016.64.2480.1北区冷水机组94.84.222.6南区冷水机组1085.94.2258.5合计2197.51能源站市政热力耗电量按照供热量/设计负荷计算，当量满负荷运行时间786h。市政热力耗电量见下表。冷热源功率（kw）台数当量满负荷运行时间（h）年耗电量（万kwh）北区散热器供暖循环泵1137865.2南区散热器供暖循环泵113786综上，能源站年耗电量为2197.51万kWh。（2）二级泵站耗电量根据热泵及冷水机组年供热/冷量，热泵供暖当量满负荷运行时间和热泵、冷水机组当量满负荷时间均取700h，市政热力当量满负荷时间786h，并以此计算二级泵电耗耗，二级泵电耗为二级泵功率×台数×当量满负荷运行时间。南区二级泵站耗电量序号地块水泵功率水泵工作台数当量满负荷运行时间（h）空调冷水二级泵耗电量（万KWh）空调热水二级泵耗电量（万KWh）供暖热水二级泵耗电量（万KWh）1SC1150270021.0014.83/0.751786//0.067.51786//0.121.51786//0.592SC290270012.608.05/1.11786//0.091.51786//0.123SC390470025.2014.02/2.21786//0.171.11786//0.092.21786//0.174SA21537003.151.00/112786//1.735SB34527006.30//302700/4.20/0.751786//0.060.751786//0.066SA14527006.303.96/2.21786//0.1731786//0.247SA3132270018.48//552700/7.70/7.52786//1.188合计93.0353.764.849总计210.2北区二级泵站耗电量序号地块水泵功率水泵工作台数当量满负荷运行时间（h）空调冷水二级泵耗电量（万KWh）空调热水二级泵耗电量（万KWh）供暖热水二级泵耗电量（万KWh）1NC25527007.70//302700/4.20/1.51786//0.122NB24527006.303.690.001.11786//0.093NB14527006.303.730.000.371786//0.034NA24527006.30//452700/6.30/18.51786//1.4518.52786//2.915合计26.617.924.606总计49.1综上，二级泵站总耗电量为200.75万kWh。结合能源站耗电量，供冷供暖系统总耗电量为耗水、药量供暖、空调末端系统按年循环水量1%计算，市政热力供暖温差25℃，空调供暖温差10℃，空调供冷温差7℃。冷却塔补水按年循环水量1%计算，冷却水供回水温差5℃，系统年补水量序号系统年供热/冷量（万kWh）温差（℃）机组平均制热/制冷COP循环水量（万吨）日常补水率补水量（万吨）1市政热力供暖系统1221.325—42.00.5%0.212热泵供暖系统4420.2110—380.10.5%1.903热泵及冷水机组供冷系统4050.847—497.60.5%2.494地源侧系统供热34379.40（得热量）54.5591.20.5%2.955地源侧系统供冷34441.60（释热量）55592.30.5%2.966冷却塔系统14168.49（释热量）55243.71%2.447合计12.95综上，供暖供冷系统年耗水量12.95万吨。药量本项目加药量主要为冷却水系统加药，需投加的水处理药剂包括阻垢剂、缓蚀剂、杀菌剂等，运行加药量按下式计算Gr：运行加药量（kg/h）Qm：补充水量（m³/h）C：目标药剂浓度（mg/L）η：药剂有效含量（%，如40%则取0.4）本项目冷却塔设计补充水量按冷却塔循环水量的1.5%，北区冷却设计补充水量为10.5m³/h，南区冷却水总补充水量为42m³/h。目标药剂浓度按30mg/L，药剂有效含量为40%，按冷水机组当量满负荷运行时间计算，则北区运行加药量为493kg/年，南区运行加药量为3046.9kg/年，总加药量为3540kg/年。减振降噪能源站及二级泵房的噪声与振动源主要包括：制冷（热泵）主机、各类水泵、冷却塔、风机等。1.源头控制（1）设备选型优先选用低噪声或超低噪声型冷却塔、静音型热泵机组、低噪水泵。（2）设备安装与基础减振设置专用隔振基础/基座，冷水机组、热泵：采用橡胶减振垫或弹簧减振器。水泵、冷却塔采用弹簧减振器。对于大功率水泵，设置惯性基座，其质量不小于水泵机组质量（含水）的1.5~2倍，以增加稳定性。（3）管道系统为避免振动传递，管道与设备连接处必须采用柔性软接头（橡胶或金属波纹管）。2.传播途径控制（1）在主机房、水泵房等噪声源房间的墙面和顶棚安装吸声材料或构造（如吸声板、空间吸声体），可有效降低机房内混响噪声5-10dBA。（2）管道支吊架应采用弹性支吊架（如弹簧减振吊架、橡胶减振吊架），尤其在穿墙、穿楼板处。管道穿墙或楼板时，应设置套管或套框，内填柔性隔声材料密封。3.特定设备的专项措施冷却塔位置应通风良好，远离并背向噪声敏感建筑。考虑湿热空气回流影响。首选超低噪声型。在冷却塔靠近敏感区一侧设置隔声吸音屏障。在进排风口安装消声器或消声罩。基础设置弹簧减振器。4.管理与监测措施（1）定期检查、紧固设备及减振部件，清洗更换过滤器，保持水泵高效区运行，做好管路保温和排气，防止由气蚀或堵塞引起的异常振动噪声。避免设备在喘振区或不稳定工况下长时间运行。（2）冷却塔风机宜设振动报警；集水盘宜设溢流报警。噪声敏感区域可设置噪声在线监测点。5.