武汉光谷金融港1期区域供冷供热系统运行优化

艾 爱 钟 凡

武汉光谷金融港1期区域供冷供热系统运行优化

艾 爱 钟 凡

武汉光谷节能技术有限公司

介绍了武汉金融港产业园区域供冷供热系统；采用满负荷当量法对该园区空调能耗进行了计算及总结，首次提出了武汉地区办公产业园区的满负荷当量时间参考数据；通过理论计算与实际运行数据对比得出：DHC的运行优化措施在系统的节能运行中起到至关重要的作用。

区域供冷供热负荷率能耗当量满负荷时间法

0 引言

区域供冷供热技术（又称DHC系统），从上个世纪70年代即开始出现，目前在世界上发展技术已经相当成熟。国家“十一五”节能减排政策出台之后，DHC技术在国内得到了空前的推广。

虽然我国DHC系统的发展态势良好，但目前其相关运行研究数据仍较缺乏；另一方面，由于人员运行管理不当等因素，许多DHC项目仍面临着能效比低下的问题，使得原本为节能的系统运行成本居高不下，从而导致DHC系统的推广受到严重阻碍。

笔者从武汉金融港产业园区域供冷供热系统出发，首次采用了满负荷当量法对武汉办公产业园区进行了分析，得到了宝贵的经验数据；同时，针对该区域供冷供热系统运行中的成功经验提出了对系统运行管理采取优化措施的建议。

1 工程概况

武汉光谷金融港位于国家自主创新示范区——武汉东湖新技术开发区，由武汉光谷金融港公司负责开发营运工作，项目由加拿大AAI国际建筑师事务所担纲整体规划。整个规划用地1600亩，规划建筑面积160万m2，容积率1.66，将分成综合后台服务区、研发培训服务区和配套服务区等多个功能区域。目前，该项目响应国家节能减排政策，采用分布式能源系统，分别建设了金融港1期（25万m2）、2期（40万m2）DHC系统，远期还将建设3期（28万m2）等，为园区集中供冷供热；其冷热源采用了关山热电厂的余热蒸汽，有效实现了天然气的梯级利用，同时提高了电厂的蒸汽利用率，从而大大减少了碳排放，缓解了园区热岛效应，为办公园区绿色舒适环境的打造创造了良好条件。

目前金融港1期DHC项目已成功运行2年，本

文将对其空调用能及运行的情况做出分析。

2 武汉金融港1期DHC项目设计内容

2.1 设计参数

室内设计参数参照国家标准及相关设计规范。

1）夏季气候参数

①夏季大气压：99970Pa

②空调室外干球温度：35.3℃

③通风室外干球温度：32℃

④空调室外湿球温度：28.4℃

⑤空调室外日平均温度：31℃

⑥通风室外相对湿度：67%

⑦室外平均风速：3.6m/s

⑧大气透明度等级：4

2）冬季气候参数

①冬季大气压：102450Pa

②冬季室外供暖计算干球温度：0.1℃

③冬季通风计算温度：0.1℃

④冬季室外空调计算干球温度：-2.4℃

⑤空调相对湿度：67%

⑥室外平均风速：3.7m/s

⑦最多风向平均风速：6.1m/s

2.2 空调冷热源

空调冷热源采用电厂发电后的余热蒸汽，根据测算，本项目最大满负荷时的小时蒸汽用量为28.6t/h，采用1.6MPa160℃的高温蒸汽。

在夏季，系统设计采用4台400万kcal的溴化锂制冷机组制冷和1台200万kcal冰蓄冷螺杆机联合制冷，系统总设计制冷量为：20.6MW（设计工况）；冬季采用两台9MW汽水换热机组供暖，总设计热负荷为12.7MW（设计工况）；系统末端采用直接连接与间接连接混用的方式，且采用大温差输送，夏季空调供应设计温度为6.5/13℃，冬季为60/50℃；用户侧的空调形式主要以风机盘管+新风系统为主，少数数据机房采用多联机。

考虑用户入驻进度的影响，能源站考虑预留设备吊装孔和设备运输通道，设备则根据用户需求的进度实施分批建设；这样做的目的是为了减小初期投入的成本，在资金投入的方式上更加灵活。

2.3 年空调用能分析

由于初期冰蓄冷设备并未使用，因此金融港1期主要仍然采用溴化锂制冷，冬季依靠换热板换进行制热。

2.3.1 满负荷当量时间计算

根据园区2012年运行情况，夏、冬季用量如图1～2所示。

图1 金融港1期年用冷量负荷柱状图

图2 金融港1期年用热量负荷柱状图

通过逐时负荷监测，夏季7月底8月初时用能出现峰值，此时单位面积用冷量为91W/m2；冬季1月底2月初出现峰值，此时单位面积用热量为75 W/m2。根据满负荷运行时间的定义[1]，有：

式中：σER、σEB为夏、冬季当量满负荷运行时间，h；Qc、Qh为全年空调冷、热负荷，kJ/a；Qr、Qb为冷机、换热器的最大出力，kJ/h。

通过计算可知，本项目σER＝530h，σEB＝581h。同比日本尾岛俊雄通过实测整理出的资料而言，本项目实测数据夏季略少，冬季略多；其主要原因经分析有以下几点：

①夏季周六、周日有很少用户需加班，设备处于部分负荷下运转时间较多；

②冬季供应时间比常规90天多出了12天，接近夏季供冷时间长度，整体负荷用量偏大。

且当量满负荷运行时间与建筑物的功能、性质、空调系统的节能方式等均有关系，建议可以根据日后的运行情况进行调整[2]。

2.3.2 负荷率

全年空调冷负荷（或热负荷）与制冷机（或换热器）在累计运行时间内总的最大出力之和的比例，称为负荷率ε[1]，即

式中：Tr、Tb分别为夏、冬季设备累计运行时间，h。

因此：

经统计，夏季能源站共计运行125天，冬季共计运行102天，每天平均运行10h，可得：εR＝0.42，εB＝0.57。

从目前的计算结果来看，金融港1期的空调夏季整体用量是偏低的，因此负荷率也偏低，而冬季的负荷率则较为合适[3]。

2.3.3 系统能耗的计算

经统计，项目的设备参数一览如表1。

表1 系统主要设备一览表

1）设备耗电量计算

根据文献[1]中表18.3-2所示，计算项目的设备耗电量如表2。

表2 系统设备耗电量计算表

表3 系统设备燃料耗量计算表

2）设备耗汽量计算

根据文献[1]中表18.3-3所示，计算项目的设备燃料耗量如表3。

3）设备耗水量计算

冷却塔全年的总循环水量WCTA（m3/a）按下式计算：

经计算得：WCTA=1840000m3/a。

冷却塔的补水量QWCT（m3/a）按下式计算：

经计算得：QWCT=36800m3/a。

2.4 优化措施

本项目针对集中能源站采取的运行控制优化措施有：

1）水泵变频。根据回水温度调节水泵电流频率，采用水泵变频的方式，同时辅助水泵台数控制[4]。

2）提升水温参数。在部分负荷下，根据水温参数当提高供水温度，提高主机能效比[5]。

3）在板换机组和主机上安装蒸汽流量调节阀，根供回水温度参数调节蒸汽流量。

4）冷却塔采用常规的风机台数控制，根据供回水温度参数调节风机开启台数。

5）冷却塔采用节水型冷却塔，减少飘散水损失。

通过采取运行管理优化措施，系统年运行耗量明显节省，表4为年能耗对比。

表4 系统能耗量对比一览表

3 结论

根据本文论述内容，得出以下结论：

1）武汉地区办公产业园区夏季供冷冬季供热，平均日工作时间10h，则满负荷当量时间为夏季至少530h，冬季至少580h，负荷率均低于0.6。

2）对于大型DHC系统，采取运行管理的优化措施，将对系统的节能运行至关重要：

①对于大型的DHC系统，采取水泵变频的运行方式，可至少节省电成本14%；

②对于以余热蒸汽为冷热源的DHC系统，蒸汽流量的调节与控制可较大程度节省系统的运行成本；③冷却塔的选择直接决定系统的水能耗成本，因此采用节水型的冷却塔将有效减少水能耗成本。

[1]陆耀庆.实用供热空调设计手册(第二版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2011

[2]江亿,王刚.区域供冷系统能耗分析[J].暖通空调,2008,38(1): 26-40

[3]张恩祥,李春旺,陈淑琴,等.办公建筑空调系统能耗评价及节能潜力分析[J].节能技术,2008,(4):12-15

[4]蔡亚桥.改变动力流量调节方式的节能研究[D].武汉:武汉科技大学,2006

[5]瓮文兵,宋振宁,陈剑波,等.空调系统变水温调节的特性实验及节能分析[J].制冷与空调,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

艾爱（1984～），女，大学，工程师；武汉市东湖新技术开发区光谷大道77号光谷金融港A3栋2楼（430000）；E-mail:you1984117@163.com