某绿色建筑项目机电节能设计方案研究
2018-08-29牛晓哲
牛晓哲
(山西同隆路桥建筑工程有限公司, 山西 太原 030000)
0 引言
城市现代化与城镇化的加快,使得人们对生活品质的需求开始随着建筑服务品质的提升而不断提高。建筑领域内,智能化开始逐渐进入人们的视野,现代化建筑在满足人们多样化需求的同时,建筑能耗也开始不断增加。为减少电力、热力方面的能源消耗,同时达到保护环境、减少污染的目的,有必要针对当今条件下,建筑设施内部的机电设备进行节能设计优化,以达到充分利用能源的目。本文以某建筑项目为背景,通过对多种节能方案进行对比,从而确定最佳设计方案,实现机电项目节能的目标。
1 项目概况
本建筑项目为某星级酒店,建筑面积 53752.66m2,建筑结构形式为框架、剪力墙结构。该建筑地下2层,地上20层 ,建筑高度102.7m。地上部分主要为酒店及会议接待厅,地下部分为配套服务及停车场。
2 节能方案设计
2.1 围护结构设计
该项目热工为冬冷夏热地区,依据《公共监护节能设计规范》及《民用建筑绿色设计规范》要求,该项目围护结构的热工性能应该满足甲类要求。外墙采用玻璃幕墙及干挂石材,保湿材料采用不燃岩棉保温板,设计厚度50mm。室内保温采用110mm挤塑聚苯板。
2.2 暖通空调
该项目暖通空调系统设计的原则为绿色、环保、低碳、节能,本工程空调冷源系统设计缩载位置为地下二层制冷机房内,由于该项目内含有以酒店、会议餐厅、娱乐健身,不同场所的需求差异较大。并且该建筑内冷负荷较大,运行能耗较大;因该建筑的使用目的为酒店,受入住率的影响,满负荷运行的时间相对较少 该项目对空调系统的总体要求既能满足节能要求,还要具有较强的应变能力。参照有关建筑内暖通空调系统的相关规定及标准,通过模拟软件Dest-C对围护结构传热量模拟,得出了本项目夏季最大冷负荷为4281.11Kw,冬季为2280.59kw。
3 不同方案对比研究
结合该酒店设计特点、冷暖系统设计需求及所在地区的气候特征,本文设计三种空调冷源系统进行对比研究依次为常规水制冷空调系统、冰蓄冷制冷系统、燃气冷热电三联供系统。
(1)常规水制冷空调
此种制冷方法为当前最为普遍制冷系统之一,目前水制冷技术已经较为成熟,该方法以福利昂作为制冷剂,经末端空调送至目标区域。通过对该酒店确定常规制冷系统采用10KV高压离心式冷水机组,冷冻水回水温度为7/12℃。
(2)冰蓄冷制冷系统
该系统的工作原理是通过冰水来降温,利用相变进行冷量存储,冰蓄冷的介质为冰,该系统一般由制冰、蓄冰以及供冷三个系统来组成。这种系统主要由基制冷主机、双工况制冷主机、不锈钢蓄冷槽、冷却塔、冷却水循环泵、释放冷循环泵、供冷板式换热器、冷蓄冷制冷空调。该项目中蓄冷设计周期24h,依据电价情况 ,低谷电段为晚十点至早八点,蓄冰设计时段为零点至早六点。
(3)冷热电三联供系统
这种系统是以天然气为主要燃料。推动燃气轮机或内燃机发电,再利用发电余热向用户供冷或热的燃气冷热电三联供系统。通过对能源梯级利用,提高系统能源利用率。该系统以冷热定电,首先可以满足空调制冷制热负荷的要求,来设计本系统的燃气发电机组装机容量和溴化锂吸收式制冷机组的装机容量。
4 多方案效益分析
4.1 经济效益
冰蓄冷系统是利用峰谷电价差,减少了用电高峰期用电,从而降低了整个制冷系统的运行费用。常规制冷方式用电方式没变化,费用没有降低,三联供电系统则费用相对更多。但冷热电三联系统无需增加额外采暖设备籍科妈祖取暖负荷要求,因此节约了取暖费用:
⑴节约电量
三联系统中设计发电量3000KW,供冷季匀行时间为2952h,电量单价按0.7792元/kw计算 ,三联供电系统的发电量经济效益为 R1=0.7793×3000×2952=690.15万元
⑵节省供暖效益
该建筑总供热量为2280.59kw,按燃气任谁锅炉配备2台循环泵,所需设备购置费用R2=90万元
⑶消费者支付意愿
该酒店空调制冷系统支付意愿表现在消费者为追求更好的生活环境二自愿支付的费用,按单价10元/m2,一个季度为4个月,建筑面积53752.66 m2,R3=10×
4×53752.66=215万元
4.2 外部性与绿色建筑财政补贴
绿色建筑不仅节约了能源,对新型材料及技术进行了探索使用,带动多行业发展,同时创造了良好的环境效益 ,因此具有正的外部性。
住房和城乡建设部、财政部对经过审核备案且满足相关标准的二星级以上绿色建筑奖励标准为45元/m2,三星级为80元/m2。该项目属于二星标识相关设计标准,三种方案补贴收益为53752.66*45=241.88万元。
4.3 环境效益
环境效益既有正效益也有负效益,建筑行业对能源消耗方面势必会造成环境污染。绿色建筑空调冷源系统的环境效益以煤作为衡量指标,从而转为 CO2排放量。假设全年用电行能为Q煤的热值为8.14Kwh/kg,则节煤量S为
(1)耗能量
(4)环境效益
单位吨位煤所排碳量为0.69t,CO2排放量为2.54t,按单位CO2排放平均价格为59.74元/t,则环境效益R=S1×2.54×59.57/1000,由此可得三种方案环境效益依次为15.93W元、18.26万元、15.93万元。
综上所述,三种方案总收益为R=R1+R2+R3+R4+R5,通过对三种方式进行全寿命周期效益计算,可得表1
表1 各方案效益
由此可见,该绿色建筑项目在空调设备在效益方面的对比情况,采用冷热电三联供系统的方案有利于提高该建筑经济环境方面的效益。
5 结论
本文通过对某绿色建筑项目机电安装工程概况的简略描述,依据实际工程特点针对该工程项目的节能方案进行了确定,从而设计出三种空调方案。并分别对三种方案通过经济效益、外部性与绿色建筑财政补贴、环境效益三方面进行对比,最终确定出冷热电三联供方案的总体效益最为满意。