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(guó)－開(kāi)元廣場(chǎng)冷、熱源選擇趙鑒中國(guó)建筑西北設(shè)計(jì)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(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，超大型商業(yè)建筑逐漸興起，二十萬(wàn)平方米以上的超大型商業(yè)建筑由于其經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益巨大，成為各城市的政績(jī)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(jì)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(guó)—開(kāi)元廣場(chǎng)建筑面積42萬(wàn)平方米,設(shè)計(jì)內(nèi)容包括:

商場(chǎng)、辦公、電影院、餐飲、可用作辦公的高級(jí)住宅、大型地下車(chē)庫(kù)、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(jì)計(jì)算參數(shù)序號(hào)房間名稱溫度（℃）濕度(%)氣流速度（m/s）新風(fēng)量(m3/人h)噪聲(dB)冬季夏季冬季夏季1商場(chǎng)(外區(qū))1925≥30600.252055

商場(chǎng)(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(xiàng)目維護(hù)結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷(KW)新風(fēng)負(fù)荷(KW)（考慮50％熱回收）內(nèi)區(qū)冷負(fù)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(jì)28033.53-17109.55采暖熱負(fù)荷注：負(fù)值為冷負(fù)荷

超大型綜合性建筑冷熱源選擇空調(diào)項(xiàng)目維護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷(KW)新風(fēng)負(fù)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(jì)41673.3111662.72空調(diào)冷負(fù)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(jī)組制冷機(jī)結(jié)合冰蓄冷蒸汽溴化鋰機(jī)組制冷。本項(xiàng)目系統(tǒng)較大，節(jié)能潛力可觀，為確定冷源方案需做詳細(xì)經(jīng)濟(jì)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(jī)房面積

運(yùn)行費(fèi)用差額投資收回時(shí)間經(jīng)濟(jì)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(xiàng)目冰蓄冷＋電制冷制冷機(jī)組設(shè)備投資差額-300萬(wàn)元蓄冰設(shè)備投資差額+1100萬(wàn)元循環(huán)水泵投資差額-30萬(wàn)元冷卻水泵投資差額-30萬(wàn)元冷卻塔投資差額-20萬(wàn)元注：以上比較以單純使用電力制冷機(jī)組的投資為基準(zhǔn)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(xiàng)目冰蓄冷＋電制冷機(jī)房投資差額+100萬(wàn)元（500m2機(jī)房面積）風(fēng)、水管路投資差額-240萬(wàn)元蓄冰、融冰控制系統(tǒng)投資差額+200萬(wàn)元融冰泵投資差額+30萬(wàn)元融冰換熱器投資差額+30萬(wàn)元系統(tǒng)初投資差額840萬(wàn)元

注：以上比較以單純使用電力制冷機(jī)組的投資為基準(zhǔn)（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(yùn)行費(fèi)用比較

項(xiàng)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(shí)負(fù)荷總合的50％計(jì)算，每日蓄冰費(fèi)用為：110000kWh÷4×0.285＝7837.9元即時(shí)冷量，無(wú)蓄冷部分

1、100％負(fù)荷（20天）110000kWh÷4.5×0.67＝16378元日費(fèi)用：7837.9+16378＝2.42萬(wàn)元1、100％負(fù)荷（20天）日費(fèi)用：220000kWh÷4.5×0.67＝3.28萬(wàn)元2、80％負(fù)荷（40天）66000kWh÷4.5×0.67＝9826.7元日費(fèi)用：7837.9+9826.7＝1.77萬(wàn)元2、80％負(fù)荷（40天）日費(fèi)用：176000kWh÷4.5×0.67＝2.62萬(wàn)元3、60％負(fù)荷（40天）22000kWh÷4.5×0.67＝3275.6元日費(fèi)用：7837.9+3275.6＝1.11萬(wàn)元3、60％負(fù)荷（40天）日費(fèi)用：132000kWh÷4.5×0.67＝1.96萬(wàn)元4、30％負(fù)荷（80天，其中包括60天的過(guò)渡季節(jié)負(fù)荷）66000kW÷4×0.285元＝4700元日費(fèi)用：0.47萬(wàn)元（全蓄冰狀態(tài)）4、30％負(fù)荷（80天，其中包括60天的過(guò)渡季節(jié)負(fù)荷）66000kWh÷4.5×0.67＝0.98萬(wàn)元運(yùn)行費(fèi)用差額（每日供冷時(shí)間為14小時(shí)）

超大型綜合性建筑冷熱源選擇項(xiàng)目冰蓄冷＋電制冷電力制冷機(jī)組制冷

其它季節(jié)蓄冰量按逐時(shí)負(fù)荷總和計(jì)算，每日蓄冰費(fèi)用為：100000kWh÷4×0.285＝7125元7125元×180天＝128.25萬(wàn)元（全蓄冰狀態(tài)）100000kWh÷4.5×0.67＝1.675萬(wàn)元

1.675萬(wàn)元×180天＝301.5萬(wàn)元運(yùn)行費(fèi)用差值327.2+301.5-（201.2+128.25）＝299.2萬(wàn)元

投資回收期840萬(wàn)元÷299.2萬(wàn)元＝2.8年(接上表)說(shuō)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(yùn)行費(fèi)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(jī)組制冷的系統(tǒng)投資比較

項(xiàng)目冰蓄冷＋電制冷制冷機(jī)組設(shè)備投資差額-400萬(wàn)元蓄冰設(shè)備投資擦差額+1100萬(wàn)元循環(huán)水泵投資差額-30萬(wàn)元冷卻水泵投資差額-60萬(wàn)元冷卻塔投資差額-40萬(wàn)元注：以上比較以單純使用蒸汽溴化鋰機(jī)組的投資為基準(zhǔn)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(jī)組制冷的系統(tǒng)投資比較項(xiàng)目冰蓄冷＋電制冷機(jī)房投資差額+60萬(wàn)元（300m2機(jī)房面積）風(fēng)、水管路投資差額-240萬(wàn)元蓄冰、融冰控制系統(tǒng)投資差額+200萬(wàn)元融冰泵投資差額+30萬(wàn)元融冰換熱器投資差額+30萬(wàn)元系統(tǒng)初投資差額680萬(wàn)元

注：以上比較以單純使用蒸汽溴化鋰機(jī)組的投資為基準(zhǔn)（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(jī)組制冷的運(yùn)行費(fèi)用比較

項(xiàng)目冰蓄冷+電制冷

蒸汽溴化鋰機(jī)組制冷

每日蓄冰部分：蓄冰量按夏季逐時(shí)負(fù)荷總和的50％計(jì)算，每日蓄冰費(fèi)用為：110000kWh÷4×0.285＝7837.9元即時(shí)冷量，無(wú)蓄冷部分

1、100％負(fù)荷（20天）110000kWh÷4.5×0.67＝16378元日費(fèi)用：7837.9+16378＝2.42萬(wàn)元1、100％負(fù)荷（20天）日費(fèi)用：220000kWh×0.86÷600000÷0.8×80＝3.15萬(wàn)元2、80％負(fù)荷（40天）66000kWh÷4.5×0.67＝9826.7元日費(fèi)用：7837.9+9826.7＝1.77萬(wàn)元2、80％負(fù)荷（40天）日費(fèi)用：176000kWh×0.86÷600000÷0.8×80＝2.52萬(wàn)元3、60％負(fù)荷（40天）22000kWh÷4.5×0.67＝3275.6元日費(fèi)用：7837.9+3275.6＝1.11萬(wàn)元3、60％負(fù)荷（40天）日費(fèi)用：132000kWh×0.86÷600000÷0.8×80＝1.89萬(wàn)元4、30％負(fù)荷（80天，其中包括60天的過(guò)渡季節(jié)負(fù)荷）66000kW÷4×0.285元＝4700元日費(fèi)用：0.47萬(wàn)元（全蓄冰狀態(tài)）4、30％負(fù)荷（80天，其中包括60天的過(guò)渡季節(jié)負(fù)荷）66000kWh×0.86÷600000÷0.8×80＝0.95萬(wàn)元制冷季運(yùn)行費(fèi)用201.2萬(wàn)元/年

315萬(wàn)元/年運(yùn)行費(fèi)用差額（每日供冷時(shí)間為14小時(shí)）

超大型綜合性建筑冷熱源選擇項(xiàng)目冰蓄冷＋電制冷蒸汽溴化鋰機(jī)組制冷其它季節(jié)蓄冰量按逐時(shí)負(fù)荷總和計(jì)算，每日蓄冰費(fèi)用為：100000kWh÷4×0.285＝7125元7125元×180天＝128.25萬(wàn)元（全蓄冰狀態(tài)）100000kWh×0.86÷600000÷0.8×80＝1.43萬(wàn)元

1.43萬(wàn)元×180天＝257萬(wàn)元運(yùn)行費(fèi)用差值315+257-（201.2+128.25）＝242.6萬(wàn)元

投資回收期680萬(wàn)元÷242.6萬(wàn)元＝2.8年(接上表)說(shuō)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(jī)組制冷的運(yùn)行費(fèi)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(jī)蓄存一部分冷量，在電力高峰時(shí)間內(nèi)，用制冷機(jī)與蓄存的部分冷量同時(shí)供冷）利用夜間谷時(shí)電力資源充沛，且價(jià)格較低的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行蓄冰，在白天峰值時(shí)，利用冰的蓄冷量進(jìn)一步降低冷凍水水溫，（可以將一般冷水機(jī)組的7℃出水溫度降低為4℃～5℃左右）這樣既可以降低冷水機(jī)組的運(yùn)行費(fèi)用，又可以減少冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的一次投資和運(yùn)行費(fèi)用（可以將水泵的流量降低，即降低水泵的功率），同時(shí)系統(tǒng)末端可以節(jié)約20％的投資，系統(tǒng)風(fēng)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(shí)由于蒸汽凝水的余熱在夏季無(wú)法有效利用，且高溫排放不利于環(huán)境保護(hù)（國(guó)家要求排放溫度低于40℃），并且蒸汽溴化鋰機(jī)組的冷卻水系統(tǒng)特別龐大，對(duì)冷卻水溫度要求較高，機(jī)組運(yùn)行前需要一定時(shí)間預(yù)熱方可啟動(dòng)，同時(shí)蒸汽溴化鋰機(jī)組能效比衰減情況較嚴(yán)重，使用壽命較電制冷機(jī)組短，并且針對(duì)本項(xiàng)目峰值冷量較大，蒸汽溴化鋰機(jī)組應(yīng)按最大負(fù)荷選取，機(jī)組數(shù)量較多，一次投資費(fèi)用較大。因此，采用電力作為動(dòng)力，結(jié)合冰蓄冷技術(shù)進(jìn)行制冷的方式無(wú)論從初投資或是運(yùn)行費(fèi)用上都具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。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(jī)組。

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

初裝費(fèi)

系統(tǒng)初投資差額

設(shè)備投資

機(jī)房面積

運(yùn)行費(fèi)用差額投資收回時(shí)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(fèi)）

項(xiàng)目電鍋爐＋電蓄熱外網(wǎng)蒸汽初裝費(fèi)電力貼費(fèi)/增容費(fèi)(商業(yè)100元/m2,辦公80元/m2)1616萬(wàn)元電力增容費(fèi)/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(jī)房面積）項(xiàng)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(wàn)元蒸汽入口裝置15萬(wàn)元儲(chǔ)熱罐（900m3）300萬(wàn)元溫度控制20萬(wàn)元高溫側(cè)循環(huán)水泵11萬(wàn)元換熱器（汽－水）12萬(wàn)元額外增加的高低壓配電及控制設(shè)備360萬(wàn)元溫度、壓力控制設(shè)備38萬(wàn)元換熱器（水－水）15萬(wàn)元鍋爐房配套設(shè)施30萬(wàn)元機(jī)房面積不小于800m2

160萬(wàn)元約為200m2

40萬(wàn)元小計(jì)1054萬(wàn)元1703萬(wàn)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(wàn)元（電鍋爐＋電蓄熱）－1703萬(wàn)元（外網(wǎng)蒸汽）＝－649（萬(wàn)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(yùn)行費(fèi)用差額（每日供熱時(shí)間為12小時(shí)）項(xiàng)目電鍋爐＋電蓄熱

外網(wǎng)蒸汽

最大熱負(fù)荷2×104KW每日蓄熱部分：12000kW×8小時(shí)×0.285元＝2.74萬(wàn)元即時(shí)熱量，無(wú)蓄熱部分

1、100％負(fù)荷（20天）12000kW×12小時(shí)×0.67元＝9.65萬(wàn)元日費(fèi)用：2.74＋9.65＝12.39萬(wàn)元1、100％負(fù)荷（20天）日費(fèi)用：(2×104KW×0.86×12小時(shí)÷600000cal/t)×80元/噸＝2.75萬(wàn)元2、80％負(fù)荷（40天）8000kW×12小時(shí)×0.67元＝6.43萬(wàn)元日費(fèi)用：2.74＋6.43＝9.17萬(wàn)元2、80％負(fù)荷（40天）日費(fèi)用：(1.6×104KW×0.86×12小時(shí)÷600000cal/t)×80元/噸＝2.20萬(wàn)元3、60％負(fù)荷（40天）4000kW×12小時(shí)×0.67元＝3.22萬(wàn)元日費(fèi)用：2.74＋3.22＝5.96萬(wàn)元3、60％負(fù)荷（40天）日費(fèi)用：(1.2×104KW×0.86×12小時(shí)÷600000cal/t)×80元/噸＝1.65萬(wàn)元4、30％負(fù)荷（20天）6000kW×12小時(shí)×0.285元＝2.05萬(wàn)元日費(fèi)用：2.05萬(wàn)元（全蓄熱狀態(tài)）4、30％負(fù)荷（20天）日費(fèi)用：(0.6×104KW×0.86×12小時(shí)÷600000cal/t)×80元/噸＝0.83萬(wàn)元運(yùn)行費(fèi)用894萬(wàn)元/年225.6萬(wàn)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(yùn)行費(fèi)用差額894萬(wàn)元/年（電鍋爐＋電蓄熱）－225.6萬(wàn)元/年（外網(wǎng)蒸汽）＝668.4萬(wàn)元/年

電鍋爐＋電蓄熱供熱運(yùn)行費(fèi)用>外網(wǎng)蒸汽供熱運(yùn)行費(fèi)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(shí)間系統(tǒng)初投資差額÷系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用差額

649萬(wàn)元÷668.4萬(wàn)元/年＝0.97年

結(jié)論：使用蒸汽供熱將在大約一個(gè)采暖季后即開(kāi)始比使用電鍋爐＋電蓄熱供熱節(jié)省費(fèi)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(shì)。另外，由于電鍋爐＋電蓄熱系統(tǒng)設(shè)備較多，就會(huì)使得控制變得復(fù)雜，系統(tǒng)故障點(diǎn)也會(huì)明顯高于蒸汽作為熱源的系統(tǒng)。從運(yùn)行費(fèi)用上看，使用蒸汽作為熱源的費(fèi)用遠(yuǎn)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(jī)與蒸汽的比較

由于冬季商場(chǎng)存在大量的內(nèi)區(qū)負(fù)荷，可以通過(guò)水環(huán)熱泵機(jī)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(jī)制冷，利用制冷機(jī)制冷的冷卻水熱量帶動(dòng)水環(huán)熱泵機(jī)制熱；或是制冰機(jī)利用夜間谷價(jià)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(xiàng)目制冷機(jī)制冷＋水環(huán)熱泵機(jī)制熱冰蓄冷＋蒸汽換熱供熱運(yùn)行費(fèi)用制冷機(jī)制冷需要的運(yùn)行費(fèi)用：57692.5÷5.5×0.67（白天平均電價(jià)）＝7028元57692.5kW的冷量可以利用的熱量83333.6kW需耗電費(fèi)：68182÷4.5×0.67＝10151.5元制冰量為內(nèi)區(qū)最大負(fù)荷的50％，按10小時(shí)的運(yùn)行時(shí)間計(jì)算：11538.5×10×0.5＝57692.5Kwh運(yùn)行費(fèi)用：57692.5÷4.5×0.285＝3653.9元用蒸汽提供83333.6kWH的熱量費(fèi)用為：83333.6×1000×0.86÷6000×80＝9555.6元17179.5元13209.5元