艾 愛 鐘 凡

武漢光谷金融港1期區(qū)域供冷供熱系統(tǒng)運行優(yōu)化

艾 愛 鐘 凡

武漢光谷節(jié)能技術(shù)有限公司

介紹了武漢金融港產(chǎn)業(yè)園區(qū)域供冷供熱系統(tǒng)；采用滿負荷當量法對該園區(qū)空調(diào)能耗進行了計算及總結(jié)，首次提出了武漢地區(qū)辦公產(chǎn)業(yè)園區(qū)的滿負荷當量時間參考數(shù)據(jù)；通過理論計算與實際運行數(shù)據(jù)對比得出：DHC的運行優(yōu)化措施在系統(tǒng)的節(jié)能運行中起到至關(guān)重要的作用。

區(qū)域供冷供熱負荷率能耗當量滿負荷時間法

0 引言

區(qū)域供冷供熱技術(shù)（又稱DHC系統(tǒng)），從上個世紀70年代即開始出現(xiàn)，目前在世界上發(fā)展技術(shù)已經(jīng)相當成熟。國家“十一五”節(jié)能減排政策出臺之后，DHC技術(shù)在國內(nèi)得到了空前的推廣。

雖然我國DHC系統(tǒng)的發(fā)展態(tài)勢良好，但目前其相關(guān)運行研究數(shù)據(jù)仍較缺乏；另一方面，由于人員運行管理不當?shù)纫蛩?，許多DHC項目仍面臨著能效比低下的問題，使得原本為節(jié)能的系統(tǒng)運行成本居高不下，從而導致DHC系統(tǒng)的推廣受到嚴重阻礙。

筆者從武漢金融港產(chǎn)業(yè)園區(qū)域供冷供熱系統(tǒng)出發(fā)，首次采用了滿負荷當量法對武漢辦公產(chǎn)業(yè)園區(qū)進行了分析，得到了寶貴的經(jīng)驗數(shù)據(jù)；同時，針對該區(qū)域供冷供熱系統(tǒng)運行中的成功經(jīng)驗提出了對系統(tǒng)運行管理采取優(yōu)化措施的建議。

1 工程概況

武漢光谷金融港位于國家自主創(chuàng)新示范區(qū)——武漢東湖新技術(shù)開發(fā)區(qū)，由武漢光谷金融港公司負責開發(fā)營運工作，項目由加拿大AAI國際建筑師事務(wù)所擔綱整體規(guī)劃。整個規(guī)劃用地1600畝，規(guī)劃建筑面積160萬m2，容積率1.66，將分成綜合后臺服務(wù)區(qū)、研發(fā)培訓服務(wù)區(qū)和配套服務(wù)區(qū)等多個功能區(qū)域。目前，該項目響應(yīng)國家節(jié)能減排政策，采用分布式能源系統(tǒng)，分別建設(shè)了金融港1期（25萬m2）、2期（40萬m2）DHC系統(tǒng)，遠期還將建設(shè)3期（28萬m2）等，為園區(qū)集中供冷供熱；其冷熱源采用了關(guān)山熱電廠的余熱蒸汽，有效實現(xiàn)了天然氣的梯級利用，同時提高了電廠的蒸汽利用率，從而大大減少了碳排放，緩解了園區(qū)熱島效應(yīng)，為辦公園區(qū)綠色舒適環(huán)境的打造創(chuàng)造了良好條件。

目前金融港1期DHC項目已成功運行2年，本

文將對其空調(diào)用能及運行的情況做出分析。

2 武漢金融港1期DHC項目設(shè)計內(nèi)容

2.1 設(shè)計參數(shù)

室內(nèi)設(shè)計參數(shù)參照國家標準及相關(guān)設(shè)計規(guī)范。

1）夏季氣候參數(shù)

①夏季大氣壓：99970Pa

②空調(diào)室外干球溫度：35.3℃

③通風室外干球溫度：32℃

④空調(diào)室外濕球溫度：28.4℃

⑤空調(diào)室外日平均溫度：31℃

⑥通風室外相對濕度：67%

⑦室外平均風速：3.6m/s

⑧大氣透明度等級：4

2）冬季氣候參數(shù)

①冬季大氣壓：102450Pa

②冬季室外供暖計算干球溫度：0.1℃

③冬季通風計算溫度：0.1℃

④冬季室外空調(diào)計算干球溫度：-2.4℃

⑤空調(diào)相對濕度：67%

⑥室外平均風速：3.7m/s

⑦最多風向平均風速：6.1m/s

2.2 空調(diào)冷熱源

空調(diào)冷熱源采用電廠發(fā)電后的余熱蒸汽，根據(jù)測算，本項目最大滿負荷時的小時蒸汽用量為28.6t/h，采用1.6MPa160℃的高溫蒸汽。

在夏季，系統(tǒng)設(shè)計采用4臺400萬kcal的溴化鋰制冷機組制冷和1臺200萬kcal冰蓄冷螺桿機聯(lián)合制冷，系統(tǒng)總設(shè)計制冷量為：20.6MW（設(shè)計工況）；冬季采用兩臺9MW汽水換熱機組供暖，總設(shè)計熱負荷為12.7MW（設(shè)計工況）；系統(tǒng)末端采用直接連接與間接連接混用的方式，且采用大溫差輸送，夏季空調(diào)供應(yīng)設(shè)計溫度為6.5/13℃，冬季為60/50℃；用戶側(cè)的空調(diào)形式主要以風機盤管+新風系統(tǒng)為主，少數(shù)數(shù)據(jù)機房采用多聯(lián)機。

考慮用戶入駐進度的影響，能源站考慮預(yù)留設(shè)備吊裝孔和設(shè)備運輸通道，設(shè)備則根據(jù)用戶需求的進度實施分批建設(shè)；這樣做的目的是為了減小初期投入的成本，在資金投入的方式上更加靈活。

2.3 年空調(diào)用能分析

由于初期冰蓄冷設(shè)備并未使用，因此金融港1期主要仍然采用溴化鋰制冷，冬季依靠換熱板換進行制熱。

2.3.1 滿負荷當量時間計算

根據(jù)園區(qū)2012年運行情況，夏、冬季用量如圖1～2所示。

圖1 金融港1期年用冷量負荷柱狀圖

圖2 金融港1期年用熱量負荷柱狀圖

通過逐時負荷監(jiān)測，夏季7月底8月初時用能出現(xiàn)峰值，此時單位面積用冷量為91W/m2；冬季1月底2月初出現(xiàn)峰值，此時單位面積用熱量為75 W/m2。根據(jù)滿負荷運行時間的定義[1]，有：

式中：σER、σEB為夏、冬季當量滿負荷運行時間，h；Qc、Qh為全年空調(diào)冷、熱負荷，kJ/a；Qr、Qb為冷機、換熱器的最大出力，kJ/h。

通過計算可知，本項目σER＝530h，σEB＝581h。同比日本尾島俊雄通過實測整理出的資料而言，本項目實測數(shù)據(jù)夏季略少，冬季略多；其主要原因經(jīng)分析有以下幾點：

①夏季周六、周日有很少用戶需加班，設(shè)備處于部分負荷下運轉(zhuǎn)時間較多；

②冬季供應(yīng)時間比常規(guī)90天多出了12天，接近夏季供冷時間長度，整體負荷用量偏大。

且當量滿負荷運行時間與建筑物的功能、性質(zhì)、空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能方式等均有關(guān)系，建議可以根據(jù)日后的運行情況進行調(diào)整[2]。

2.3.2 負荷率

全年空調(diào)冷負荷（或熱負荷）與制冷機（或換熱器）在累計運行時間內(nèi)總的最大出力之和的比例，稱為負荷率ε[1]，即

式中：Tr、Tb分別為夏、冬季設(shè)備累計運行時間，h。

因此：

經(jīng)統(tǒng)計，夏季能源站共計運行125天，冬季共計運行102天，每天平均運行10h，可得：εR＝0.42，εB＝0.57。

從目前的計算結(jié)果來看，金融港1期的空調(diào)夏季整體用量是偏低的，因此負荷率也偏低，而冬季的負荷率則較為合適[3]。

2.3.3 系統(tǒng)能耗的計算

經(jīng)統(tǒng)計，項目的設(shè)備參數(shù)一覽如表1。

表1 系統(tǒng)主要設(shè)備一覽表

1）設(shè)備耗電量計算

根據(jù)文獻[1]中表18.3-2所示，計算項目的設(shè)備耗電量如表2。

表2 系統(tǒng)設(shè)備耗電量計算表

表3 系統(tǒng)設(shè)備燃料耗量計算表

2）設(shè)備耗汽量計算

根據(jù)文獻[1]中表18.3-3所示，計算項目的設(shè)備燃料耗量如表3。

3）設(shè)備耗水量計算

冷卻塔全年的總循環(huán)水量WCTA（m3/a）按下式計算：

經(jīng)計算得：WCTA=1840000m3/a。

冷卻塔的補水量QWCT（m3/a）按下式計算：

經(jīng)計算得：QWCT=36800m3/a。

2.4 優(yōu)化措施

本項目針對集中能源站采取的運行控制優(yōu)化措施有：

1）水泵變頻。根據(jù)回水溫度調(diào)節(jié)水泵電流頻率，采用水泵變頻的方式，同時輔助水泵臺數(shù)控制[4]。

2）提升水溫參數(shù)。在部分負荷下，根據(jù)水溫參數(shù)當提高供水溫度，提高主機能效比[5]。

3）在板換機組和主機上安裝蒸汽流量調(diào)節(jié)閥，根供回水溫度參數(shù)調(diào)節(jié)蒸汽流量。

4）冷卻塔采用常規(guī)的風機臺數(shù)控制，根據(jù)供回水溫度參數(shù)調(diào)節(jié)風機開啟臺數(shù)。

5）冷卻塔采用節(jié)水型冷卻塔，減少飄散水損失。

通過采取運行管理優(yōu)化措施，系統(tǒng)年運行耗量明顯節(jié)省，表4為年能耗對比。

表4 系統(tǒng)能耗量對比一覽表

3 結(jié)論

根據(jù)本文論述內(nèi)容，得出以下結(jié)論：

1）武漢地區(qū)辦公產(chǎn)業(yè)園區(qū)夏季供冷冬季供熱，平均日工作時間10h，則滿負荷當量時間為夏季至少530h，冬季至少580h，負荷率均低于0.6。

2）對于大型DHC系統(tǒng)，采取運行管理的優(yōu)化措施，將對系統(tǒng)的節(jié)能運行至關(guān)重要：

①對于大型的DHC系統(tǒng)，采取水泵變頻的運行方式，可至少節(jié)省電成本14%；

②對于以余熱蒸汽為冷熱源的DHC系統(tǒng)，蒸汽流量的調(diào)節(jié)與控制可較大程度節(jié)省系統(tǒng)的運行成本；③冷卻塔的選擇直接決定系統(tǒng)的水能耗成本，因此采用節(jié)水型的冷卻塔將有效減少水能耗成本。

[1]陸耀慶.實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊(第二版)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2011

[2]江億,王剛.區(qū)域供冷系統(tǒng)能耗分析[J].暖通空調(diào),2008,38(1): 26-40

[3]張恩祥,李春旺,陳淑琴,等.辦公建筑空調(diào)系統(tǒng)能耗評價及節(jié)能潛力分析[J].節(jié)能技術(shù),2008,(4):12-15

[4]蔡亞橋.改變動力流量調(diào)節(jié)方式的節(jié)能研究[D].武漢:武漢科技大學,2006

[5]甕文兵,宋振寧,陳劍波,等.空調(diào)系統(tǒng)變水溫調(diào)節(jié)的特性實驗及節(jié)能分析[J].制冷與空調(diào),2007,(1):43-46

Ope ra tion Optim iza tion of Dis tric t He a ting a nd Cooling Sys te m of Wuha n Optic s Va lle y Fina nc ia l Ha rbor Pha s e I

AI Ai,ZHONG Fan
Wuhan Optics Valley Energy Saving Technology Co.Ltd.

describes the district heating and cooling system.analyses and summarizes the energy consumption with the equivalent full load hours method.provides reference data of Office Industrial Park in Wuhan for the first time.By comparing with the actual operation data,suggests that operation optimization of DHC is very important for the system energy saving.

DHC,air-conditioning load rate,energy consumption,equivalent full load hours method

1003-0344（2014）04-103-4

2013-7-16

艾愛（1984～），女，大學，工程師；武漢市東湖新技術(shù)開發(fā)區(qū)光谷大道77號光谷金融港A3棟2樓（430000）；E-mail:you1984117@163.com