建筑電氣空調系統(tǒng)及新能源節(jié)能新技術研究

1、建筑電氣空調系統(tǒng)及新能源節(jié)能新技術研究    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，還包括暖通空調系統(tǒng)及太陽能、風能等新型節(jié)能發(fā)電系統(tǒng)。本文將對暖通空調系統(tǒng)中的冷熱電聯(lián)產和“冰蓄冷”新興空調電氣節(jié)能技術，以及太陽能和風能新能源節(jié)能技術進行詳細分析研究。 關鍵詞：建筑電氣空調系統(tǒng);新能源節(jié)能;新技術 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.冰蓄冷空調電氣節(jié)能技術 冰蓄冷空調電氣節(jié)能技術原理，是在電力負荷較低的夜間，利用“低谷”區(qū)的電能資源采用制冷機進行制冷，將電能轉換為冷量，然后利用冰的潛熱特性，利用相應儲存容量將冷量儲存起來。而在電力負荷較高的白天電能需求高峰期，把冰中所儲存的冷量有機釋放出來，以滿足建筑物制冷空調系統(tǒng)或其它制

4、冷生產工藝的需求，從而達到添補高峰電能供應不足、利用峰谷電價差節(jié)省電費、以及降低空調設備容量等目的。高層樓宇建筑中廣泛采用冰蓄冷空調系統(tǒng)，主要是利用水-冰-水轉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荷低谷區(qū)的廉價電能資源，讓制冷機在最優(yōu)工況條件下運轉制冰，將樓宇制冷空調系統(tǒng)所需全部或部分冷源以潛熱形式儲存于固態(tài)或結晶狀冰體中，這樣當空調系統(tǒng)出現(xiàn)過負荷工況時，冰就會自動吸收相應熱量融化，以低溫能量水提供空調系統(tǒng)運轉所需的冷源，從而實現(xiàn)將低谷電能資源向高峰電能資源轉換的目的，達到電能能源的充分利用，提高空調制冷設備的綜合利用率。在現(xiàn)代分時電價的廣泛實施過程中，有效將低谷廉價電能資源

5、轉換到高峰時利用，將會取得非常顯著的節(jié)約電費的經(jīng)濟效益。冰蓄冷空調電氣節(jié)能技術主要包括以下優(yōu)點： （1）有利于電網(wǎng)峰谷電力負荷調節(jié)，減緩電廠和供配電設施的供電壓力； （2）利用冰蓄能技術，在空調過負荷期間，將冷量水提供給制冷主機，從而減少了制冷主機容量，同時減少空調系統(tǒng)相應的配套系統(tǒng)增容費用，減少了空調系統(tǒng)綜合投資； （3）將低谷期的電能資源有效儲存起來，利用電網(wǎng)峰谷荷電價差額，降低空調系統(tǒng)在高峰期的電能消耗，減少了高層樓宇建筑的空調運行費用； （4）冷凍水溫度可以降到1-4，從而實現(xiàn)了高層樓宇大溫差、低溫送風空調系統(tǒng)的構造，同時節(jié)省了水、風輸送系統(tǒng)的綜合投資和系統(tǒng)能耗； （5）冰蓄冷空調相對

6、濕度較低，空調制冷品質得到有效提高，可有效防止常規(guī)中央空調綜合癥，增強空調系統(tǒng)的人性化服務水平； （6）冰蓄冷空調系統(tǒng)為高層樓宇空調系統(tǒng)提供了一個應急冷源，從而提高了空調系統(tǒng)的運行可靠性； （7）冰蓄冷空調冷量全年均按一對一配置，系統(tǒng)電能資源綜合利用率較高，節(jié)約空調系統(tǒng)綜合能耗經(jīng)濟效益十分明顯。 冰蓄冷空調電氣節(jié)能技術是高層樓宇建筑削峰填谷、緩解供配電系統(tǒng)電能供應壓力和新增用電點矛盾的有效解決節(jié)能降耗解決途徑，在建筑電氣節(jié)能領域具有非常廣泛的應用前景，有效推動著建筑節(jié)能工作的順利開展。 2.冷熱電聯(lián)產電氣節(jié)能技術 冷、熱、電聯(lián)產(BCHP)技術是一種建立在能源梯級綜合利用理念的基礎上，集制冷、

7、供熱(建筑物采暖與供熱水)、以及發(fā)電三個過程為一體的多聯(lián)產能量綜合分配利用高效系統(tǒng)，與遠程單獨送電工程相比，使能源資源利用效率得到了大大提高。據(jù)大量文獻資料和實際工作經(jīng)驗可知，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損率，到達終端的能源利用效率大約只有35%47%，而BCHP三聯(lián)產技術其能源綜合利用效率大約可達80%90%，且由于三聯(lián)產工程耗能用戶通常較近，幾乎沒有任何電能輸送損耗。對于熱電聯(lián)供系統(tǒng)而言，如果向系統(tǒng)輸入100個單位的能量，則一般可以獲得30個單位的電能輸出，也就是發(fā)電效率為30%；但同時還可以收獲50單位的熱量資源，即獲得50%的熱量，這樣整個系

8、統(tǒng)能量轉化率可以高達80%，總能量的損失率大約只有20%。對于常規(guī)獨立能量供應系統(tǒng)而言，如果需要30個單位的電能輸出，如果按照能量轉換效率為35%計算，則需要85個單位的能量輸入，總損失能量為55個單位；同理如果要獲得50個單位熱量，按照鍋爐能量轉換效率為90%計算，則需要大概56個單位的能量輸入，熱轉換損失能量約為6個單位。這樣同樣獲得30個單位電能和50個單位熱量，熱電聯(lián)產需要100個單位熱量，而獨立供應系統(tǒng)則需要141個熱量，比熱電聯(lián)產供應系統(tǒng)多消耗41個單位的能童，總的能源利用效率也只有57%，比起熱電產系統(tǒng)的80%要低23個百分點。冷熱電三聯(lián)產能源供應系統(tǒng)與大型熱電聯(lián)產能源供應系統(tǒng)相

9、比，熱電聯(lián)產能源轉換效率也沒有冷熱電三聯(lián)產能源轉換率高，而且大型熱電聯(lián)產能源供應網(wǎng)絡還存在輸電線路和供熱管網(wǎng)等能量損失，而冷熱電三聯(lián)產供應系統(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)的投資及相應能源傳輸損耗，無論從減少綜合投資成本還是從節(jié)能環(huán)保等方面來講，冷熱電三聯(lián)產系統(tǒng)均是十分有利的。有關專家對冷熱電三聯(lián)產作了一些節(jié)能估算，如果我國從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)產供應系統(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)產系統(tǒng)進行能量供應的話，則到2020年我國二氧化碳的總排放量

10、將減少19%，若將現(xiàn)有建筑實施冷熱電三聯(lián)產系統(tǒng)的比例從4%提高到8%的話，則我國到2020年二氧化碳的總排放量將減少30%，也就是說冷熱電三聯(lián)產系統(tǒng)不僅節(jié)能效果十分明顯，而且其在環(huán)境保護方面的應用效果也十分明顯。 對用于高層樓宇建筑物的BCHP冷熱電三聯(lián)產系統(tǒng)而言，由于冷暖空調系統(tǒng)的負荷變動較大，系統(tǒng)不可避免會有相當大比例的時間內運行在較低負荷工況區(qū)，因此在進行BCHP冷熱電三聯(lián)產系統(tǒng)設計或改造時，應采取一些必要的措施(例如增加蓄熱裝置或適當蒸汽回注等技術措施)，無論從系統(tǒng)節(jié)能還是經(jīng)濟運行角度均十分必要。BCHP尤其適應于一幢樓宇或一個小區(qū)的集中冷熱電聯(lián)供，因此，對于高層樓宇建筑而言具有非常強

11、大的節(jié)能經(jīng)濟效益。上海中心大廈也采用了2.2MW的熱、電、冷三聯(lián)供系統(tǒng)，其詳細分析見第五章。 3.風能太陽能新能源電氣節(jié)能技術 在進行新能源電氣節(jié)能系統(tǒng)設計時，需要注意風能太陽能等新能源與建筑功能結構的一體化設計。 3.1太陽能電氣節(jié)能技術 太陽能熱水和采暖電氣節(jié)能技術目前在建筑中已經(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太陽能集熱器的安裝角度、采集面積、以及周圍的遮擋物等因素有十分嚴格要求，因此在進行太陽能熱水和采暖系統(tǒng)設計時，應考慮采用太陽能建筑一體化設計方案，實現(xiàn)太陽能集熱系統(tǒng)與建筑功能結構間完美結合。根據(jù)工程項目的實際情況，太陽能熱水和采暖系統(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樓宇一部分熱水供應需求。 3.2風力發(fā)電電氣節(jié)能技術 開發(fā)可再生綠色能源是建筑節(jié)能工作開展的重要組成部分，風能作為一種新型可再生能源，已稱為建筑電氣節(jié)能研究的一個重要課題。在建筑環(huán)境中利用風能不僅具有免于輸送的優(yōu)點，所產