建筑電氣空調(diào)系統(tǒng)及新能源節(jié)能新技術(shù)研究

1、建筑電氣空調(diào)系統(tǒng)及新能源節(jié)能新技術(shù)研究    摘要：高層樓宇建筑電氣系統(tǒng)除了包括供配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)外，還包括暖通空調(diào)系統(tǒng)及太陽(yáng)能、風(fēng)能等新型節(jié)能發(fā)電系統(tǒng)。本文將對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)中的冷熱電聯(lián)產(chǎn)和“冰蓄冷”新興空調(diào)電氣節(jié)能技術(shù)，以及太陽(yáng)能和風(fēng)能新能源節(jié)能技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析研究。 關(guān)鍵詞：建筑電氣空調(diào)系統(tǒng);新能源節(jié)能;新技術(shù) Abstract: High-rise building electrical system comprises the power supply and distribution system, lighting sy

2、stem, elevator system, elevator system, also includes HVAC system and solar energy, wind energy and other new energy power generation system. The HVAC system in cold cogeneration and " ice " new air conditioning and electrical energy-saving technology, as well as the solar energy and wind

3、energy new energy saving technology for detailed analysis research. Key words: building electrical air conditioning system; new energy; new technology 1.冰蓄冷空調(diào)電氣節(jié)能技術(shù) 冰蓄冷空調(diào)電氣節(jié)能技術(shù)原理，是在電力負(fù)荷較低的夜間，利用“低谷”區(qū)的電能資源采用制冷機(jī)進(jìn)行制冷，將電能轉(zhuǎn)換為冷量，然后利用冰的潛熱特性，利用相應(yīng)儲(chǔ)存容量將冷量?jī)?chǔ)存起來(lái)。而在電力負(fù)荷較高的白天電能需求高峰期，把冰中所儲(chǔ)存的冷量有機(jī)釋放出來(lái)，以滿(mǎn)足建筑物制冷空調(diào)系統(tǒng)或其它制

4、冷生產(chǎn)工藝的需求，從而達(dá)到添補(bǔ)高峰電能供應(yīng)不足、利用峰谷電價(jià)差節(jié)省電費(fèi)、以及降低空調(diào)設(shè)備容量等目的。高層樓宇建筑中廣泛采用冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)，主要是利用水-冰-水轉(zhuǎn)換變成中伴隨著熱量遷移的功能特性，盡可能利用夜間電力負(fù)荷低谷區(qū)的廉價(jià)電能資源，讓制冷機(jī)在最優(yōu)工況條件下運(yùn)轉(zhuǎn)制冰，將樓宇制冷空調(diào)系統(tǒng)所需全部或部分冷源以潛熱形式儲(chǔ)存于固態(tài)或結(jié)晶狀冰體中，這樣當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷工況時(shí)，冰就會(huì)自動(dòng)吸收相應(yīng)熱量融化，以低溫能量水提供空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)所需的冷源，從而實(shí)現(xiàn)將低谷電能資源向高峰電能資源轉(zhuǎn)換的目的，達(dá)到電能能源的充分利用，提高空調(diào)制冷設(shè)備的綜合利用率。在現(xiàn)代分時(shí)電價(jià)的廣泛實(shí)施過(guò)程中，有效將低谷廉價(jià)電能資源

5、轉(zhuǎn)換到高峰時(shí)利用，將會(huì)取得非常顯著的節(jié)約電費(fèi)的經(jīng)濟(jì)效益。冰蓄冷空調(diào)電氣節(jié)能技術(shù)主要包括以下優(yōu)點(diǎn)： （1）有利于電網(wǎng)峰谷電力負(fù)荷調(diào)節(jié)，減緩電廠和供配電設(shè)施的供電壓力； （2）利用冰蓄能技術(shù)，在空調(diào)過(guò)負(fù)荷期間，將冷量水提供給制冷主機(jī)，從而減少了制冷主機(jī)容量，同時(shí)減少空調(diào)系統(tǒng)相應(yīng)的配套系統(tǒng)增容費(fèi)用，減少了空調(diào)系統(tǒng)綜合投資； （3）將低谷期的電能資源有效儲(chǔ)存起來(lái)，利用電網(wǎng)峰谷荷電價(jià)差額，降低空調(diào)系統(tǒng)在高峰期的電能消耗，減少了高層樓宇建筑的空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用； （4）冷凍水溫度可以降到1-4，從而實(shí)現(xiàn)了高層樓宇大溫差、低溫送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)造，同時(shí)節(jié)省了水、風(fēng)輸送系統(tǒng)的綜合投資和系統(tǒng)能耗； （5）冰蓄冷空調(diào)相對(duì)

6、濕度較低，空調(diào)制冷品質(zhì)得到有效提高，可有效防止常規(guī)中央空調(diào)綜合癥，增強(qiáng)空調(diào)系統(tǒng)的人性化服務(wù)水平； （6）冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)為高層樓宇空調(diào)系統(tǒng)提供了一個(gè)應(yīng)急冷源，從而提高了空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性； （7）冰蓄冷空調(diào)冷量全年均按一對(duì)一配置，系統(tǒng)電能資源綜合利用率較高，節(jié)約空調(diào)系統(tǒng)綜合能耗經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。 冰蓄冷空調(diào)電氣節(jié)能技術(shù)是高層樓宇建筑削峰填谷、緩解供配電系統(tǒng)電能供應(yīng)壓力和新增用電點(diǎn)矛盾的有效解決節(jié)能降耗解決途徑，在建筑電氣節(jié)能領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用前景，有效推動(dòng)著建筑節(jié)能工作的順利開(kāi)展。 2.冷熱電聯(lián)產(chǎn)電氣節(jié)能技術(shù) 冷、熱、電聯(lián)產(chǎn)(BCHP)技術(shù)是一種建立在能源梯級(jí)綜合利用理念的基礎(chǔ)上，集制冷、

7、供熱(建筑物采暖與供熱水)、以及發(fā)電三個(gè)過(guò)程為一體的多聯(lián)產(chǎn)能量綜合分配利用高效系統(tǒng)，與遠(yuǎn)程單獨(dú)送電工程相比，使能源資源利用效率得到了大大提高。據(jù)大量文獻(xiàn)資料和實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)可知，大型發(fā)電廠的能源綜合利用發(fā)電效率僅有30%55%，扣除廠用電和電能輸送線(xiàn)損率，到達(dá)終端的能源利用效率大約只有35%47%，而B(niǎo)CHP三聯(lián)產(chǎn)技術(shù)其能源綜合利用效率大約可達(dá)80%90%，且由于三聯(lián)產(chǎn)工程耗能用戶(hù)通常較近，幾乎沒(méi)有任何電能輸送損耗。對(duì)于熱電聯(lián)供系統(tǒng)而言，如果向系統(tǒng)輸入100個(gè)單位的能量，則一般可以獲得30個(gè)單位的電能輸出，也就是發(fā)電效率為30%；但同時(shí)還可以收獲50單位的熱量資源，即獲得50%的熱量，這樣整個(gè)系

8、統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化率可以高達(dá)80%，總能量的損失率大約只有20%。對(duì)于常規(guī)獨(dú)立能量供應(yīng)系統(tǒng)而言，如果需要30個(gè)單位的電能輸出，如果按照能量轉(zhuǎn)換效率為35%計(jì)算，則需要85個(gè)單位的能量輸入，總損失能量為55個(gè)單位；同理如果要獲得50個(gè)單位熱量，按照鍋爐能量轉(zhuǎn)換效率為90%計(jì)算，則需要大概56個(gè)單位的能量輸入，熱轉(zhuǎn)換損失能量約為6個(gè)單位。這樣同樣獲得30個(gè)單位電能和50個(gè)單位熱量，熱電聯(lián)產(chǎn)需要100個(gè)單位熱量，而獨(dú)立供應(yīng)系統(tǒng)則需要141個(gè)熱量，比熱電聯(lián)產(chǎn)供應(yīng)系統(tǒng)多消耗41個(gè)單位的能童，總的能源利用效率也只有57%，比起熱電產(chǎn)系統(tǒng)的80%要低23個(gè)百分點(diǎn)。冷熱電三聯(lián)產(chǎn)能源供應(yīng)系統(tǒng)與大型熱電聯(lián)產(chǎn)能源供應(yīng)系統(tǒng)相

9、比，熱電聯(lián)產(chǎn)能源轉(zhuǎn)換效率也沒(méi)有冷熱電三聯(lián)產(chǎn)能源轉(zhuǎn)換率高，而且大型熱電聯(lián)產(chǎn)能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)還存在輸電線(xiàn)路和供熱管網(wǎng)等能量損失，而冷熱電三聯(lián)產(chǎn)供應(yīng)系統(tǒng)由于能源采用能源就地使用原則，可以減大大減少電能輸配電系統(tǒng)和熱能供熱管網(wǎng)的投資及相應(yīng)能源傳輸損耗，無(wú)論從減少綜合投資成本還是從節(jié)能環(huán)保等方面來(lái)講，冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)均是十分有利的。有關(guān)專(zhuān)家對(duì)冷熱電三聯(lián)產(chǎn)作了一些節(jié)能估算，如果我國(guó)從2000年起每年有4%的樓宇建筑的供電、供暖、以及供冷采用BCHP冷熱電三聯(lián)產(chǎn)供應(yīng)系統(tǒng)，從2005年起有25%的新建樓宇建筑到2050年起有50%的新建建筑采用冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行能量供應(yīng)的話(huà)，則到2020年我國(guó)二氧化碳的總排放量

10、將減少19%，若將現(xiàn)有建筑實(shí)施冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的比例從4%提高到8%的話(huà)，則我國(guó)到2020年二氧化碳的總排放量將減少30%，也就是說(shuō)冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)不僅節(jié)能效果十分明顯，而且其在環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用效果也十分明顯。 對(duì)用于高層樓宇建筑物的BCHP冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)而言，由于冷暖空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷變動(dòng)較大，系統(tǒng)不可避免會(huì)有相當(dāng)大比例的時(shí)間內(nèi)運(yùn)行在較低負(fù)荷工況區(qū)，因此在進(jìn)行BCHP冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)或改造時(shí)，應(yīng)采取一些必要的措施(例如增加蓄熱裝置或適當(dāng)蒸汽回注等技術(shù)措施)，無(wú)論從系統(tǒng)節(jié)能還是經(jīng)濟(jì)運(yùn)行角度均十分必要。BCHP尤其適應(yīng)于一幢樓宇或一個(gè)小區(qū)的集中冷熱電聯(lián)供，因此，對(duì)于高層樓宇建筑而言具有非常強(qiáng)

11、大的節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益。上海中心大廈也采用了2.2MW的熱、電、冷三聯(lián)供系統(tǒng)，其詳細(xì)分析見(jiàn)第五章。 3.風(fēng)能太陽(yáng)能新能源電氣節(jié)能技術(shù) 在進(jìn)行新能源電氣節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要注意風(fēng)能太陽(yáng)能等新能源與建筑功能結(jié)構(gòu)的一體化設(shè)計(jì)。 3.1太陽(yáng)能電氣節(jié)能技術(shù) 太陽(yáng)能熱水和采暖電氣節(jié)能技術(shù)目前在建筑中已經(jīng)得到廣泛推廣使用，并獲得較大的節(jié)能效果。由于高層樓宇建筑中光熱利用對(duì)太陽(yáng)能集熱器的安裝角度、采集面積、以及周?chē)恼趽跷锏纫蛩赜惺謬?yán)格要求，因此在進(jìn)行太陽(yáng)能熱水和采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮采用太陽(yáng)能建筑一體化設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)與建筑功能結(jié)構(gòu)間完美結(jié)合。根據(jù)工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，太陽(yáng)能熱水和采暖系統(tǒng)的光熱采集裝置可以考慮安裝在建筑物坡屋面上，利用樓宇建筑屋頂面積可以解決整個(gè)樓宇一部分熱水供應(yīng)需求。 3.2風(fēng)力發(fā)電電氣節(jié)能技術(shù) 開(kāi)發(fā)可再生綠色能源是建筑節(jié)能工作開(kāi)展的重要組成部分，風(fēng)能作為一種新型可再生能源，已稱(chēng)為建筑電氣節(jié)能研究的一個(gè)重要課題。在建筑環(huán)境中利用風(fēng)能不僅具有免于輸送的優(yōu)點(diǎn)，所產(chǎn)