溴化锂机组多能源利用的区域供冷供暖系统的优势探究

摘 要：随着经济发展和人们对于建筑环境要求的不断提升，南方地区的供热供冷问题一直备受关注。文章主要介绍了区域供冷供暖的情况，并通过实际工程的概述、控制策略和优势分析阐述了区域供冷供暖系统的节能性、经济性和其他优良特征。

关键词：区域供冷供暖；溴化锂机组；节能

1 概述

区域能源系统是指区域供热、供冷、供电以及解决区域能源需求的能源系统及其综合集成系统，能源系统可以是锅炉、冷水机组、热电厂、冷热电联供系统、热泵等[1-2]。相较分散的建筑供冷、供热，通过区域能源系统解决能源需求，具有更高的能源效率与更优环境效益。在“十三五”期间坚持绿色发展理念的大环境下，低能耗、低污染、高效率的区域性能源服务系统具有较好的发展前景[3]。

2 实例研究

2.1 项目实例简介

项目位于上海市某商业商务区。根据区域开发进度和能源中心用地情况，该商业商务区区域供冷供热项目设置一个能源中心，冷源为蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组+电动冷水机组+冰蓄冷，热源为蒸汽-热水板式换热器。考虑能源中心运行的安全性，部分蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组为蒸汽/天然气型溴化锂吸收式冷热水机组。天然气为备用能源，仅在蒸汽供应量不足或暂停供应时使用；蒸汽正常供应的情况下，不使用天然气。图1为商业商务区区域供冷供暖流程图。

本次区域供冷供热系统规划商业商务区。能源集中供应需求建筑面积为63.7万m2，用途为办公、商业、酒店、公寓等。区域的冷热负荷同时使用系数取0.7。区域最大空调冷负荷约为58906kW，单位面积冷负荷指标约为92W/m2；区域最大空调热负荷约为23455kW，单位面积热负荷指标约为37W/m2。预测区域的年供冷量和供热量分别为6.2×108kW・h和1.9×108kW・h。

2.2 运行时间与策略

2.2.1 供冷供热运行时间

项目商业商务区区域用户数量多样、用能需求也可能不同，可能会出现用户用能需求同供能单位供能模式之间的不协调，针对这类问题提出了具体的解决方案。目前项目方案制定的供能期内每天的供能时间为：

（1）办公地块：上午8点至下8点；商业地块：上午10点至下午10点；（2）每年的供冷时间为：165天，当年的5月1日至当年的10月15日。（3）每年的供热时间为：135天，当年的11月15日至次年的3月30日。

但是每个地块的用能的时间由每个地块用户用能特点决定，基本有以下几点情况：a.区域用能单位在供能期内每天用能的时间可能超出供能单位的供能时间，例如在个别小业主晚上加班需要供冷或供热；b.区域用户在季节用能时间上超出了区域供能的时间，例如有时在过渡季节中，也有部分时间需要空调制冷制热。

对于第一种情况，能源管理公司需要满足区域内用户在不同时间内的用能需求，但是从区域节能角度出发，不建议对区域办公及商业用户提供24小时供冷供热服务。对于有额外需求的小业主，供能单位可制定一套额外的收费标准。这套收费标准要高于正常供能时间内的收费标准，主要是由于个别小业主的额外空调需求，将给供能单位带来一定能源输送能耗，能源输送能耗占供能能耗的比例将高于普通供能时间内的比例，对于这类低能效的供能需求，供能单位征收高费用是空调收费领域内被普遍采纳的。

对于第二种情况，从区域的节能要求和低碳建设角度出发，原则上供能单位将不支持在空调过渡期内的额外空调需求。在空调过渡期内，供能单位需要对供能设备进行维修与保养，以满足下一个供能期的供能需求。如果个别地块有特殊要求的话，建议同后期供能运营管理单位具体协商。

2.2.2 系统运行时间策略

对整个区域能源系统的夏季工r而言，结合供冷单价确定如下运行策略：

（1）谷电时，开启双工况制冷机组利用廉价谷电制冰蓄冷。

（2）平电和峰电时，启动蒸汽溴化锂冷水机组系统，然后依次启动电动冷水机组、双工况冷水机组，同时供冷。

（3）负荷高峰时，融冰释冷、供冷。

（4）整个区域的能源系统夏季典型日蓄冷供冷量为107160kWh，占日累计冷负荷的19%。

全部区域供冷供热系统夏季典型日运行策略图如图2所示。

整个区域能源系统的冬季工况而言，只使用蒸汽-热水换热器换热供热就可以满足区域的总供热负荷。整个区域供冷供热系统冬季典型日运行策略图如图3所示。

对整个区域能源系统的过渡季工况而言，结合供冷单价确定如下运行策略：

（1）谷电时，开启双工况机组利用廉价谷电制冰蓄冷。

（2）平电和峰电时，启动蒸汽溴化锂冷水机组系统，依次启动电动冷水机组、双工况机组，同时供冷。

（3）负荷高峰时，融冰释冷供冷。

整个区域供冷供热系统过渡季典型日运行策略图如图4所示。

2.3 系统运行的节能性与其他优势

2.3.1 系统运行的节能性

按照区域供冷供热系统的系统配置、运行策略、冷热负荷及能源价格进行计算，整个区域能源系统的运行能耗和能源费用如表1所示。

按照整个区域供热供冷面积，每平方米年均费用为31元，该费用相较常规空调供冷与供热的年均能源费用不足60%，节能效果与经济性显著。

2.3.2 系统其他优势

（1）区域供冷供热规划通过设备的集中化和大型化，可以提高系统效率，并通过商业化运营，实现规模效应，降低供冷供热成本。可以兼顾节能、环保和经济性三个方面的要求，在实现有效节能和减少污染物排放的同时获得较好的运行经济性。

（2）结合项目所在地资源条件和项目负荷特点，采用蒸汽双效型溴化锂吸收式冷水机组、冰蓄冷技术、电动式冷水机组等，形成多能互补的耦合供冷供热系统，以获得更好的能源利用效率并节省运行费用。

（3）区域供冷供热通常和蓄能技术结合使用，以实现电力的削峰填谷，为电力安全服务。蓄能技术的大社会效益就是可以充分利用电网低谷时段的廉价电力储能，从而减轻电网峰值负荷，起到削峰填谷的作用。

（4）区域供冷供热系统还可以采用计算机控制技术实现系统的优化管理与控制。专业化和商业化运营的区域供冷系统可以更加高效合理的使用能源，避免了能源浪费和不合理用能，真正使能源管理成为一种服务。

（5）区域供冷供热系统避免分体空调滴水、影响外立面等传统空调的消极因素，也避免了传统单体建筑冷热源的机房和锅炉房需要占用较多建筑面积、冷却塔漂水、噪音等不利因素。

（6）商业商务区部分建筑有限高要求，区域供冷供热可以避免建筑屋顶布置冷却塔或者风冷热泵机组，从而消除冷却塔等设备对建筑整体造型和美观的影响。

3 结论

（1）溴化锂机组多能源利用的区域供冷供暖系统较为复杂，需要对其控制运营策略进行深入分析以产生最大化的节能与经济效益。

（2）系统较常规单体建筑空调制冷与供暖可以节约运行费用40%左右。

（3）溴化锂机组多能源利用的区域供冷供暖系统将供冷与供暖集中化处理，具有维修维护整合化、节省建筑空间、减少建筑噪音等优势。

参考文献

[1]殷平.冷热电三联供系统研究（4）：区域供冷和区域供热[J].暖通空调，2013，43（7）：10-17.

[2]张朝辉，李震，端木琳，等.区域供冷供热冷热源方案的寿命周期成本分析[J].建筑科学，2007，23（4）：74-77.

[3]苏生，寿青云.区域供冷供热系统冷热源方案经济性分析与比较[J].建筑热能通风空调，2003，22（3）：43-45.

[4]王宇剡，张建忠，黄虎.南京鼓楼软件园区域供冷供热系统优化[J].暖通空调，2009，39（7）：95-98.

[5]张心刚.城市街区区域供冷供热系统优化研究[D].同济大学，2007.

[6]王培培，龙惟定，白玮.能源总线系统――半集中式区域供冷供热系统[C]//全国热泵新技术及应用研讨会，2009.