超大型綜合性建筑冷熱源選擇課件

超大型綜合性建筑冷、熱源選擇的探討—石家莊北國－開元廣場冷、熱源選擇趙鑒中國建筑西北設(shè)計研究院二零零五年十二月超大型綜合性建筑冷熱源選擇一、前言

隨著中國國民經(jīng)濟的發(fā)展，超大型商業(yè)建筑逐漸興起，二十萬平方米以上的超大型商業(yè)建筑由于其經(jīng)濟及社會效益巨大，成為各城市的政績工程，而如何確定其冷、熱源的選擇成為暖通專業(yè)方案是否合理、經(jīng)濟的重要因素。超大型綜合性建筑冷熱源選擇二、工程概況

石家莊北國—開元廣場建筑面積42萬平方米,設(shè)計內(nèi)容包括:

商場、辦公、電影院、餐飲、可用作辦公的高級住宅、大型地下車庫、人防等。建筑物最小寬度157米，總高度99.9米，裙房高度36米，總投資人民幣約16億元。超大型綜合性建筑冷熱源選擇室內(nèi)設(shè)計計算參數(shù)序號房間名稱溫度（℃）濕度(%)氣流速度（m/s）新風量(m3/人h)噪聲(dB)冬季夏季冬季夏季1商場(外區(qū))1925≥30600.252055

商場(內(nèi)區(qū))1826≥306020552影院1826≥306025353酒吧、茶廳2026≥406525454餐廳2025≥406025505酒店式公寓2025≥406525406辦公2025≥456030407住宅1826//0.20/40

超大型綜合性建筑冷熱源選擇采暖項目維護結(jié)構(gòu)熱負荷(KW)新風負荷(KW)（考慮50％熱回收）內(nèi)區(qū)冷負荷(KW)A區(qū)5446.710080.86-16483.50B區(qū)7708.9897.58/C區(qū)3157.89741.60-626.05總計28033.53-17109.55采暖熱負荷注：負值為冷負荷

超大型綜合性建筑冷熱源選擇空調(diào)項目維護結(jié)構(gòu)冷負荷(KW)新風負荷(KW)（考慮50％熱回收）A區(qū)21620.549677.04A3南樓A2北樓B1樓B2樓B3樓13338.531597.92C區(qū)6714.24387.76總計41673.3111662.72空調(diào)冷負荷超大型綜合性建筑冷熱源選擇1、冷源

1.1可以采用的冷源方式有：電制冷機組制冷機結(jié)合冰蓄冷蒸汽溴化鋰機組制冷。本項目系統(tǒng)較大，節(jié)能潛力可觀，為確定冷源方案需做詳細經(jīng)濟技術(shù)比三、冷熱源的選擇超大型綜合性建筑冷熱源選擇

設(shè)備投資

系統(tǒng)初投資差額

機房面積

運行費用差額投資收回時間經(jīng)濟性的比較超大型綜合性建筑冷熱源選擇冰蓄冷+電制冷與電制冷的系統(tǒng)投資比較

項目冰蓄冷＋電制冷制冷機組設(shè)備投資差額-300萬元蓄冰設(shè)備投資差額+1100萬元循環(huán)水泵投資差額-30萬元冷卻水泵投資差額-30萬元冷卻塔投資差額-20萬元注：以上比較以單純使用電力制冷機組的投資為基準超大型綜合性建筑冷熱源選擇冰蓄冷+電制冷與電制冷的系統(tǒng)投資比較

項目冰蓄冷＋電制冷機房投資差額+100萬元（500m2機房面積）風、水管路投資差額-240萬元蓄冰、融冰控制系統(tǒng)投資差額+200萬元融冰泵投資差額+30萬元融冰換熱器投資差額+30萬元系統(tǒng)初投資差額840萬元

注：以上比較以單純使用電力制冷機組的投資為基準（接上表）超大型綜合性建筑冷熱源選擇冰蓄冷+電制冷與電制冷的運行費用比較

項目冰蓄冷

＋電制冷電制冷

制冷季每日蓄冰部分：蓄冰量按夏季逐時負荷總合的50％計算，每日蓄冰費用為：110000kWh÷4×0.285＝7837.9元即時冷量，無蓄冷部分

1、100％負荷（20天）110000kWh÷4.5×0.67＝16378元日費用：7837.9+16378＝2.42萬元1、100％負荷（20天）日費用：220000kWh÷4.5×0.67＝3.28萬元2、80％負荷（40天）66000kWh÷4.5×0.67＝9826.7元日費用：7837.9+9826.7＝1.77萬元2、80％負荷（40天）日費用：176000kWh÷4.5×0.67＝2.62萬元3、60％負荷（40天）22000kWh÷4.5×0.67＝3275.6元日費用：7837.9+3275.6＝1.11萬元3、60％負荷（40天）日費用：132000kWh÷4.5×0.67＝1.96萬元4、30％負荷（80天，其中包括60天的過渡季節(jié)負荷）66000kW÷4×0.285元＝4700元日費用：0.47萬元（全蓄冰狀態(tài)）4、30％負荷（80天，其中包括60天的過渡季節(jié)負荷）66000kWh÷4.5×0.67＝0.98萬元運行費用差額（每日供冷時間為14小時）

超大型綜合性建筑冷熱源選擇項目冰蓄冷＋電制冷電力制冷機組制冷

其它季節(jié)蓄冰量按逐時負荷總和計算，每日蓄冰費用為：100000kWh÷4×0.285＝7125元7125元×180天＝128.25萬元（全蓄冰狀態(tài)）100000kWh÷4.5×0.67＝1.675萬元

1.675萬元×180天＝301.5萬元運行費用差值327.2+301.5-（201.2+128.25）＝299.2萬元

投資回收期840萬元÷299.2萬元＝2.8年(接上表)說明：使用冰蓄冷＋電制冷將在使用約3年后收回全部額外投資成本。冰蓄冷+電制冷與電制冷的運行費用比較

超大型綜合性建筑冷熱源選擇冰蓄冷+電制冷與蒸汽溴化鋰機組制冷的系統(tǒng)投資比較

項目冰蓄冷＋電制冷制冷機組設(shè)備投資差額-400萬元蓄冰設(shè)備投資擦差額+1100萬元循環(huán)水泵投資差額-30萬元冷卻水泵投資差額-60萬元冷卻塔投資差額-40萬元注：以上比較以單純使用蒸汽溴化鋰機組的投資為基準超大型綜合性建筑冷熱源選擇冰蓄冷+電制冷與蒸汽溴化鋰機組制冷的系統(tǒng)投資比較項目冰蓄冷＋電制冷機房投資差額+60萬元（300m2機房面積）風、水管路投資差額-240萬元蓄冰、融冰控制系統(tǒng)投資差額+200萬元融冰泵投資差額+30萬元融冰換熱器投資差額+30萬元系統(tǒng)初投資差額680萬元

注：以上比較以單純使用蒸汽溴化鋰機組的投資為基準（接上表）超大型綜合性建筑冷熱源選擇冰蓄冷+電制冷與蒸汽溴化鋰機組制冷的運行費用比較

項目冰蓄冷+電制冷

蒸汽溴化鋰機組制冷

每日蓄冰部分：蓄冰量按夏季逐時負荷總和的50％計算，每日蓄冰費用為：110000kWh÷4×0.285＝7837.9元即時冷量，無蓄冷部分

1、100％負荷（20天）110000kWh÷4.5×0.67＝16378元日費用：7837.9+16378＝2.42萬元1、100％負荷（20天）日費用：220000kWh×0.86÷600000÷0.8×80＝3.15萬元2、80％負荷（40天）66000kWh÷4.5×0.67＝9826.7元日費用：7837.9+9826.7＝1.77萬元2、80％負荷（40天）日費用：176000kWh×0.86÷600000÷0.8×80＝2.52萬元3、60％負荷（40天）22000kWh÷4.5×0.67＝3275.6元日費用：7837.9+3275.6＝1.11萬元3、60％負荷（40天）日費用：132000kWh×0.86÷600000÷0.8×80＝1.89萬元4、30％負荷（80天，其中包括60天的過渡季節(jié)負荷）66000kW÷4×0.285元＝4700元日費用：0.47萬元（全蓄冰狀態(tài)）4、30％負荷（80天，其中包括60天的過渡季節(jié)負荷）66000kWh×0.86÷600000÷0.8×80＝0.95萬元制冷季運行費用201.2萬元/年

315萬元/年運行費用差額（每日供冷時間為14小時）

超大型綜合性建筑冷熱源選擇項目冰蓄冷＋電制冷蒸汽溴化鋰機組制冷其它季節(jié)蓄冰量按逐時負荷總和計算，每日蓄冰費用為：100000kWh÷4×0.285＝7125元7125元×180天＝128.25萬元（全蓄冰狀態(tài)）100000kWh×0.86÷600000÷0.8×80＝1.43萬元

1.43萬元×180天＝257萬元運行費用差值315+257-（201.2+128.25）＝242.6萬元

投資回收期680萬元÷242.6萬元＝2.8年(接上表)說明：使用冰蓄冷＋電制冷將在使用約3年后收回全部額外投資成本。冰蓄冷+電制冷與蒸汽溴化鋰機組制冷的運行費用比較超大型綜合性建筑冷熱源選擇小結(jié)：

由采用冰蓄冷技術(shù)，（即利用制冷機蓄存一部分冷量，在電力高峰時間內(nèi)，用制冷機與蓄存的部分冷量同時供冷）利用夜間谷時電力資源充沛，且價格較低的優(yōu)勢，進行蓄冰，在白天峰值時，利用冰的蓄冷量進一步降低冷凍水水溫，（可以將一般冷水機組的7℃出水溫度降低為4℃～5℃左右）這樣既可以降低冷水機組的運行費用，又可以減少冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的一次投資和運行費用（可以將水泵的流量降低，即降低水泵的功率），同時系統(tǒng)末端可以節(jié)約20％的投資，系統(tǒng)風道、水管尺寸均可以相應(yīng)減小20％左右，可大大提高建筑物的有效利用空間。超大型綜合性建筑冷熱源選擇

同時由于蒸汽凝水的余熱在夏季無法有效利用，且高溫排放不利于環(huán)境保護（國家要求排放溫度低于40℃），并且蒸汽溴化鋰機組的冷卻水系統(tǒng)特別龐大，對冷卻水溫度要求較高，機組運行前需要一定時間預(yù)熱方可啟動，同時蒸汽溴化鋰機組能效比衰減情況較嚴重，使用壽命較電制冷機組短，并且針對本項目峰值冷量較大，蒸汽溴化鋰機組應(yīng)按最大負荷選取，機組數(shù)量較多，一次投資費用較大。因此，采用電力作為動力，結(jié)合冰蓄冷技術(shù)進行制冷的方式無論從初投資或是運行費用上都具有相當?shù)膬?yōu)勢。超大型綜合性建筑冷熱源選擇2、熱源2.1可以采用的熱源方式有：

由熱力管網(wǎng)提供的蒸汽電鍋爐＋電蓄熱水環(huán)熱泵機組。

本項目系統(tǒng)較大，節(jié)能潛力可觀，為確定熱源方案需做詳細經(jīng)濟技術(shù)比超大型綜合性建筑冷熱源選擇經(jīng)濟性的比較

初裝費

系統(tǒng)初投資差額

設(shè)備投資

機房面積

運行費用差額投資收回時間超大型綜合性建筑冷熱源選擇電鍋爐結(jié)合蓄熱與蒸汽的比較

系統(tǒng)初投資差額（初裝費）

項目電鍋爐＋電蓄熱外網(wǎng)蒸汽初裝費電力貼費/增容費(商業(yè)100元/m2,辦公80元/m2)1616萬元電力增容費/超大型綜合性建筑冷熱源選擇電鍋爐結(jié)合蓄熱與蒸汽的比較

系統(tǒng)初投資差額（設(shè)備投資、機房面積）項目電鍋爐＋電蓄熱

外網(wǎng)蒸汽

設(shè)備投資電鍋爐

(1.2×104kW)140萬元蒸汽入口裝置15萬元儲熱罐（900m3）300萬元溫度控制20萬元高溫側(cè)循環(huán)水泵11萬元換熱器（汽－水）12萬元額外增加的高低壓配電及控制設(shè)備360萬元溫度、壓力控制設(shè)備38萬元換熱器（水－水）15萬元鍋爐房配套設(shè)施30萬元機房面積不小于800m2

160萬元約為200m2

40萬元小計1054萬元1703萬元（接上表）超大型綜合性建筑冷熱源選擇電鍋爐結(jié)合蓄熱與蒸汽的比較

系統(tǒng)初投資差額1054萬元（電鍋爐＋電蓄熱）－1703萬元（外網(wǎng)蒸汽）＝－649（萬元）電鍋爐＋電蓄熱供熱初投資<外網(wǎng)蒸汽供熱初投資超大型綜合性建筑冷熱源選擇電鍋爐結(jié)合蓄熱與蒸汽的比較運行費用差額（每日供熱時間為12小時）項目電鍋爐＋電蓄熱

外網(wǎng)蒸汽

最大熱負荷2×104KW每日蓄熱部分：12000kW×8小時×0.285元＝2.74萬元即時熱量，無蓄熱部分

1、100％負荷（20天）12000kW×12小時×0.67元＝9.65萬元日費用：2.74＋9.65＝12.39萬元1、100％負荷（20天）日費用：(2×104KW×0.86×12小時÷600000cal/t)×80元/噸＝2.75萬元2、80％負荷（40天）8000kW×12小時×0.67元＝6.43萬元日費用：2.74＋6.43＝9.17萬元2、80％負荷（40天）日費用：(1.6×104KW×0.86×12小時÷600000cal/t)×80元/噸＝2.20萬元3、60％負荷（40天）4000kW×12小時×0.67元＝3.22萬元日費用：2.74＋3.22＝5.96萬元3、60％負荷（40天）日費用：(1.2×104KW×0.86×12小時÷600000cal/t)×80元/噸＝1.65萬元4、30％負荷（20天）6000kW×12小時×0.285元＝2.05萬元日費用：2.05萬元（全蓄熱狀態(tài)）4、30％負荷（20天）日費用：(0.6×104KW×0.86×12小時÷600000cal/t)×80元/噸＝0.83萬元運行費用894萬元/年225.6萬元/年

超大型綜合性建筑冷熱源選擇電鍋爐結(jié)合蓄熱與蒸汽的比較

系統(tǒng)運行費用差額894萬元/年（電鍋爐＋電蓄熱）－225.6萬元/年（外網(wǎng)蒸汽）＝668.4萬元/年

電鍋爐＋電蓄熱供熱運行費用>外網(wǎng)蒸汽供熱運行費用超大型綜合性建筑冷熱源選擇電鍋爐結(jié)合蓄熱與蒸汽的比較投資收回時間系統(tǒng)初投資差額÷系統(tǒng)運行費用差額

649萬元÷668.4萬元/年＝0.97年

結(jié)論：使用蒸汽供熱將在大約一個采暖季后即開始比使用電鍋爐＋電蓄熱供熱節(jié)省費用超大型綜合性建筑冷熱源選擇電鍋爐結(jié)合蓄熱與蒸汽的比較小結(jié)：

由上表可知，在系統(tǒng)的設(shè)備投資、安全性、穩(wěn)定性上，使用蒸汽作為熱源有著較為明顯的優(yōu)勢。另外，由于電鍋爐＋電蓄熱系統(tǒng)設(shè)備較多，就會使得控制變得復(fù)雜，系統(tǒng)故障點也會明顯高于蒸汽作為熱源的系統(tǒng)。從運行費用上看，使用蒸汽作為熱源的費用遠低于使用電鍋爐＋電蓄熱的系統(tǒng)，因此可以明顯看出，使用蒸汽作為熱源是十分合理的。超大型綜合性建筑冷熱源選擇水環(huán)熱泵機與蒸汽的比較

由于冬季商場存在大量的內(nèi)區(qū)負荷，可以通過水環(huán)熱泵機將內(nèi)區(qū)的熱量轉(zhuǎn)移至外區(qū)供熱。在白天采用制冷機制冷，利用制冷機制冷的冷卻水熱量帶動水環(huán)熱泵機制熱；或是制冰機利用夜間谷價電力蓄冰，白天利用蒸汽換熱供暖。

超大型綜合性建筑冷熱源選擇

項目制冷機制冷＋水環(huán)熱泵機制熱冰蓄冷＋蒸汽換熱供熱運行費用制冷機制冷需要的運行費用：57692.5÷5.5×0.67（白天平均電價）＝7028元57692.5kW的冷量可以利用的熱量83333.6kW需耗電費：68182÷4.5×0.67＝10151.5元制冰量為內(nèi)區(qū)最大負荷的50％，按10小時的運行時間計算：11538.5×10×0.5＝57692.5Kwh運行費用：57692.5÷4.5×0.285＝3653.9元用蒸汽提供83333.6kWH的熱量費用為：83333.6×1000×0.86÷6000×80＝9555.6元17179.5元13209.5元