五棵松文化體育中心冷熱源項目設計講解

1、五棵松文化體育中心冷熱源項目設計工程概況（一級）五棵松文化體育中心總建筑面積約35萬平方米，主要由奧林匹克籃球館、商業(yè)、餐飲、展覽廳、辦公、影院等組成，空調的冷、熱源消耗量非常大，選擇何種能源形式，不僅關系到 工程建設的初期投資規(guī)模， 還會對今后的運營成本產生很大影響。為滿足奧運設計大綱對節(jié)能與環(huán)保的要求，并充分考慮業(yè)主的經濟利益，我們在工程設計初期對冷熱源形式進行了一 些分析研究。由于很多客觀條件的限制，分析的結果并沒有完全在工程中實現(xiàn)。但其分析研究方法，可為一般大型復雜工程冷熱源的選擇提供一些有益的經驗。整個體育中心建筑類型多樣， 不同功能建筑的最大負荷出現(xiàn)在不同時間，具有一定的互補條件，

2、而且建筑較為集中， 能源供應比較適合于集中能源站的方式。另外，籃球館在賽時賽后存在負荷不穩(wěn)定的問題， 如果對其單獨考慮能源供應系統(tǒng)，容易造成設備投資的浪費， 而將體育館的能源供應統(tǒng)一納入商業(yè)建筑中，不同建筑類型負荷的互補作用，可以彌補場館建筑負荷的不穩(wěn)定性，提高能源設備的利用率和整個能源系統(tǒng)運營的經濟性。五棵松體育中心作為北京 08年奧運會規(guī)劃安排的一處主要比賽場地，其能源供應首先應保 證安全可靠，充分體現(xiàn) 綠色奧運、科技奧運”的理念，還應考慮到實際運營的經濟性。根據(jù)體育中心周邊現(xiàn)有或規(guī)劃的市政條件及建筑特點，其能源系統(tǒng)的供應方式主要有以下幾種可能的方案：I城市熱網(wǎng)供熱+電制冷+市政供電I燃氣

3、鍋爐供熱+電制冷+市政供電I內燃機熱電冷聯(lián)產+電制冷補充+市政供電補充其他的冷熱源方案也曾被考慮過， 本工程所處位置的地質條件很適合做水源熱泵， 體育館周 圍雖有很大的打井場地，但冷熱負荷需求大的商業(yè)設施周圍用地卻比較緊張，難以打足夠數(shù)量的井來滿足冷熱負荷要求， 同時設備初投資價格也偏高， 建設單位難以接受，此方案首先 被排除。而電制冷加冰蓄冷的方案也是由于回收期限長、運行管理復雜被業(yè)主否定。負荷預測（一級）負荷的預測是進行冷熱源方案比較和分析的基礎。在建筑的規(guī)劃階段，一般只能確定該建筑最基本的信息，如建筑的使用功能和相應面積等。因而，我們只能在大量的調研分析的基礎上，根據(jù)該建筑類型的基本特征

4、，對典型建筑類型的負荷進行逐時模擬計算，其原理如圖1和圖2所示。冷熱負荷的模擬計算是基于建筑能耗模擬軟件DeST進行的，電負荷的計算模擬軟件則是在大量實地調研的基礎上而進行研究開發(fā)的。圖3圖8為各項負荷預測和計算結果。表1對各項負荷的最大值和全年累計值進行了統(tǒng)計和匯總，表中電負荷均不包含冷源耗電；生活熱水配套商業(yè)和籃球館最大值分別為1600kW和2300kW，表中為考慮同時使用率的數(shù)值。需要說明的是，由于空調方式特別是冷源的類型，對電負荷會產生較大影響，而冷源耗電與方案的冷源選擇有關，因而，在冷熱源方案沒有確定之前，在對電負荷進行模擬時，先只對不包含冷源耗電的電負荷進行模擬，而最終的電負荷大小

5、只有在冷源確定之后，才能最終確鵜冷負荷權楓滾無圈幣能程圈熱負荷(廟)冷負荷(kW)全年小時數(shù)： j!.；S3個體中心冷融負 -制冷負荷(kW)供熱負荷(kW)390003250026000195001300050000K4tt個體育中心冷熱負荷全年使用小時H1300015600EE I卩W貳*I1 rI ' i 110400780052002600012001400160018001全年小時數(shù)圖5整個體育中心電負荷電負荷(kW)97冬負荷kW全年小時數(shù)S3*113800MOGS5D013.®MOO2MDQU方案1（城市熱網(wǎng)供熱+電制冷+市政供電）（一級）方案1采用城市熱網(wǎng)供熱

6、，并提供利用生活熱水 ；夏季利用電制冷機為空調供冷，全部使用 市政供電，此方案的主要技術經濟指標如表 2表4所示，其中生活熱水供應設備含在熱力 站投資內。半t卓VUfli ( 2d22W KW 2S03水UH2 t 47000 KW )IMO2A0ZR340nn«w««200力IU用豊胃BSD3M0*3 0審俵+電冷方AMffAB力詰設用韓3%工（犧麗tt>工）1B00».7%«*«*2003 J%TSX它擁1W殳4ft*«A2fiC43%AHflOTDicao%*4械市箱 +電制片方雷的年蜒丹建覚用怙算 *«

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8、電制冷方案的豊說投誨怙專<2SQ7*9%«xo»i包姑廠a&vmxB*78013.4%aw««2504MTU它禺1003 J%“鬧24042%MOO¥00.0%AHM事V«UMr 萬 mm7W i jw*1J3RI2M?*-C4* ( ECMh |m l 萬0»7BMt/MWfliA7WS4$TT390usMSazwm/fK5HMM*tfM2«/r5Mr內燃機熱電冷聯(lián)產方案（一級）余熱型吸收機，輔助的常規(guī)能源系統(tǒng)熱電冷聯(lián)產方案的聯(lián)產系統(tǒng)部分主要包括燃氣內燃機、 部分包括電制冷機、吸收機、鍋爐等。築龍鋼

9、zhulonQ.com熱電冷聯(lián)產的工作原理是：采用燃氣內燃機發(fā)電， 承擔體育中心峰平電期間的基本負荷，不足電量由市電補充；在發(fā)電同時，回收其排放廢熱及冷卻水熱量，用于供熱和制冷。發(fā)電動 力系統(tǒng)采用多臺高效燃氣內燃機組合形式，實現(xiàn)系統(tǒng)部分負荷下的高效運行，同時提高系統(tǒng)的可靠性；制冷系統(tǒng)采用吸收機利用內燃機排放的中高溫廢熱制冷，不足冷量由常規(guī)制冷方 式來補充（圖9所示）。供熱系統(tǒng)采用回收機組冷卻水熱量及煙氣廢熱，不足熱量由燃氣鍋爐 或直燃機補足。整個方案的突出技術特點是：實現(xiàn)能源的梯級、高效利用，保證聯(lián)產系統(tǒng)的可靠、經濟運行（圖10 所示）。聯(lián)產系統(tǒng)的運行策略總原則是：峰平電期間發(fā)電機發(fā)電運行，不

10、足電量由市電補充， 谷電期間發(fā)電機停機買電；過渡季節(jié)，采取以熱定電的原則。供生活熱水T=電壓1片機供沖娥電Ku黃厭氣.EFETEHr供鶴i> 1馭牧機占內*B機wjiin 市mI本方案選用2臺單機電功率在 2200kW左右的燃氣內燃機，其單臺發(fā)動機額定性能參數(shù)如下 表8築龍細jhulo nQ.com制冷系統(tǒng)除了聯(lián)產系統(tǒng)中的余熱吸收機外，輔助設備可選用電壓縮冷機與直燃機的組合形式供熱系統(tǒng)除了煙氣和缸套水供熱外，還可選用直燃機和鍋爐作為輔助供熱設備，主要的設備參數(shù)和全年能源系統(tǒng)運行指標如表9和表10所示，技術經濟指標如表 1113。2ft4500供陶kW）6000m*（kw）50006300

11、itMUtihlftfr«nw爐aftttWHKW)14000電冷 MW)23000*10標X>f：書嶺*H 萬 kWh1O»平構 1 Jlkwni*O«1悝祥1萬kWh】0華萬IlW】3TI號K中 緇萬MWh1)f0爭(萬kWh IE低善 1 HltWhl714i乃神、B17u»a築龍網(wǎng)zhuloncom>11聯(lián)產方秦的iftlfr拴誑怙鼻肉(卅傭 21M kW 30004HMMM戟帆 l2Z2fiCKW)600< 2A 22S0 MAfTO(U水VU»i 1 3# 7000 kW)1?604J*1W? ( Tft 1V00

12、KWJ110300幷堺330£«tt*26G.門«»*世2W軌320att71 BOA12聯(lián)產方案設投複估算哀71007Bfl% «x««( Bffriu«Mxa9)?eo84%3403.7%TWXBftW4304.7%3804為9070100.0%*13巌產方雲(yún)的聲:遠行管理H需帶算好町電搟祁崛扁X131Q I 厲 taffli)1T91 ( 3HlWh )1,1399075?fl14ft31348會年奧育電i用加1?14 | JIWi )0.3H7S227Ml 5t31103»t號075282871全

13、率書張Htq（方M257.5802.SSTI .551SZ3/f訓胡人工ffas/f4139/f<6fi3總結（一級） 經濟性能評價（二級）築龍鋼zhuloncom按照北京市的分時電價和目前如采用常規(guī)電制冷實行的單一電價計算出的運行費用和回收 年限見表14、15。«14投資及運行制冷方aneoro6666saie方（那代悒爐*電569058S790704093*15増審投資回牧年限一覽喪Z67164611241 62盂隘338014B09632.27盡管不同電價的計算方案造成運行成本有顯著變化，但燃氣鍋爐方案要略優(yōu)于城市熱網(wǎng)方案，這主要是由以下兩方面原因造成的：由于體育中心周圍

14、原無城市熱網(wǎng)管線，引入管線增加了市政外網(wǎng)的投資，使得此方案投資偏高；由于體育中心建筑以商業(yè)建筑為主，熱負荷較小，如果采用按面積收費的城市熱網(wǎng)供熱方式，運行費用也偏高。方案3的選擇充分考慮了發(fā)電機組與市電連接的困難因素，只向內部供電，不向電網(wǎng)輸送電力， 所以采用了最小規(guī)模的發(fā)電裝機容量，只要滿足最小電負荷要求即可，冷熱量不足部分由鍋爐和電制冷機負擔， 這在一定程度上增加了初投資和購電成本，減少了收益。技術性能評價（二級）三個方案的供冷方式區(qū)別很小，技術評價應主要集中在供熱方面。方案1（城市熱網(wǎng)+電制冷）是常規(guī)的冷熱源方案，在北京城市熱網(wǎng)能夠覆蓋的地區(qū)，大多采用此方案，其主要優(yōu)點是：市政熱力供熱可

15、靠；熱電廠的熱量是發(fā)電余熱，能源利用率高；熱交換站建設位置及規(guī)模基本不受限制，可以盡可能靠近負荷中心建站，熱量輸送能耗??；用戶側設備簡單，運行管理方便，還可委托專業(yè)公司代管。此方案的缺點是：供暖按面積收費， 高大空間（高度超過4米）按雙倍收費，這對于自由熱較大的商業(yè)建筑來說很不合理；外網(wǎng)建設成本高，部分市政管線的建設投資要由用戶分攤，本工程用地周圍只有規(guī)劃熱力管線，如果築龍鋼zhuloncom用熱需要較高的室外熱網(wǎng)投資，這也是初投資成本高的主要原因；冬季開始供暖和結束供暖的時間有規(guī)定，不能完全按照實際需求運行；夏季市政熱網(wǎng)有檢修期，生活熱水供應不能間斷的用戶需要設置備用熱源，也增加了初投資費用

16、。方案2（燃氣鍋爐+電制冷）是較為經濟的方案，用戶完全可以按照需要決定供熱運行時間；所負擔的燃料費用清楚，可以根據(jù)消耗控制運行成本；運行管理比較簡單、方便，很多鍋爐都能實現(xiàn)無人值守自動運行模式。缺點是：鍋爐房的建設位置受到限制， 承壓鍋爐需要單建鍋爐房；煙囪的設置對景觀有影響，實際工程中常常很難找到地方；雖然燃氣鍋爐的燃燒效率較高，但對清潔能源的利用率仍低于其他2個方案。方案3熱電冷聯(lián)產方案對清潔能源可實現(xiàn)梯級、高效的利用，符合奧運三大理念”的要求，直接利用清潔能源供冷、供熱和供電，真正實現(xiàn)了節(jié)能減排；用戶自己發(fā)電，在增加供電可靠性的同時減少了購電成本，在大規(guī)模電網(wǎng)不斷受到挑戰(zhàn)的今天，分布式能源方式逐漸顯現(xiàn)出其優(yōu)勢；利用發(fā)電余熱供冷、供熱減少了購買電力和熱力的成本；用戶也可以按照需要決定供熱系統(tǒng)的啟停；所負擔的燃料費用清楚，可以根據(jù)消耗控制運行成本。此方案的缺點是： 由于現(xiàn)行政策的限制，發(fā)電設備與市政電網(wǎng)的連接受到嚴格限制，還處在一事一議”階段，難以大量推廣；