冷热电三联供系统在办公楼的应用探讨

摘要：通过分析微燃机冷热电三联供系统在办公楼中的应用，介绍冷热电三联供系统的特点与形式，
并且结合典型办公楼的特点，总结微燃机冷热电三联供系统在办公楼设计应用中的注意问题。与传
统制冷机组+冷却塔这种中央空调系统对比，微燃机冷热电三联供系统在办公楼的应用不但可以节
约能源，而且具有增加电能生产和保护环境的效益。

引言

冷热电三联供系统是一种高效的能源利用模式，近年来在实际工程中应用得越来越广泛，其中以日本、美国走在最前列。截至2006年，日本燃气冷热电三联供项目累计装机容量达到8800MW，在人口密集区建立了以电厂抽汽作为蒸汽吸收式制冷机热源的三联供系统，通过热源分厂和冷暖站，向用户集中供热、供冷和供生活热水，著名的东京瓦斯大楼、靠海大楼、东芝大楼都是采用冷热电三联供系统来减轻能源危机所带来的负担。在意大利，拉波利综合医院也采用了冷热电三联供系统，它的热媒由中央热源厂生产，主要形式有3种，即：1800C高温水、低温冷水和蒸汽。从运行之日起，便收到了显著的经济效益和节能效益。美国计划在2010年一2020年再新增9500万kW冷热电三联供项目，这一数据占全国发电装机容量的29％，美国马里兰大学CCI-IP项目是全球第一个冷热电三联供项目，在实际运行中微燃机消耗天然气230kW，发电产生60kW，制冷、制热、除湿负荷分别为74kW、90kW、33kW。
相比于发达国家，国内冷热电三联供项目的发展处于起步阶段，目前已运行的项目有上海浦东国际机场，其燃气轮机装机容量为4000kW，发电后的烟气进入余热锅炉，产生0．9MPa的蒸汽进行供冷供热。北京的燃气调度指挥中心大楼采用2台进口内燃机机组，负荷分别为480kW和725kW，一大一小的装机容量使运行调节更加灵活。冷热电三联供系统是城市合理、高效使用天然气的最佳途径之一，可实现能量的梯级利用…，使不同品味梯级的能量达到最大的出力，与传统集中式供能方式相比，天然气分布式能源具有能效高、清洁环保、安全性好、削峰填谷、经济效益好等优点。国内外冷热电三联供系统的应用项目大部分为区域性集中系统，对于单独的办公楼，采用冷热电三联供能源形式较少。
文中结合办公楼中冷负荷、热负荷、电负荷的实际特点，对微燃机冷热电三联供系统进行了实际应用探讨。
1办公楼的建筑特点
随着我国商业经济的发展，主要用于办公功能的办公楼越来越多。严格意义上讲，办公楼不是用于居住而是进行信息集中收集、决策制定、文书工作与处理以及其他形式的经济活动管理的场所。办公楼的特点为：
1)绝大部分办公楼建于城市商业繁华地段，人口密度大，室内设备多，造成冷热负荷集中、用电负荷比较大，而且白天有较大的冷热负荷、电负荷，晚间基本没有冷热负荷、电负荷。
2)为了保证办公人员较高的工作效率，因此对建筑室内环境要求较高，包括温度、湿度、室内风速、空气洁净度、光照度等心]。
3)办公楼具有出租的商业性，人员流动性大。
2冷热电三联供系统
2．1冷热电三联供原理
天然气分布式能源是指在用户末端可以同时实现冷能、热能、电能的供给，也叫CCHP(Combined Cooling Heating&Power)，它主要是利用发电设备(燃气轮机、内燃机、微燃机)燃烧洁净的天然气进行发电，对做功后的烟气余热进一步回收，用来制冷、供热和生活热水。冷热电三联供原理示意图如图1所示。

冷热电三联供的主要设备有发电设备、余热回收设备、空调末端、冷却设备，其中发电设备包括燃气轮机、内燃机、微燃机。它们的特点及适用范围各不相同，余热回收设备主要包括直燃机、余热锅炉。重点研究适用于办公楼特点的微燃机和直燃机这种系统形式。微燃机额定能量分配比例如图2所示，其发电效率a=30％，热利用效率叼=52％。

2．2办公楼用能特点及设备选型
由于不同地区不同性质的办公楼各分项耗电量也是不同的，根据清华大学建筑节能中心发布的典型商业办公楼各分项耗电量比例，其中中央空调耗电约占总耗电量的37％，照明为28％，办公设备为22％，电梯为3％，其他辅助设备耗电量占总耗电量的10％1 3
1，如图3所示。典型中央空调系统能耗构成如图4所示。
在对微燃机冷热电联产各项设备选型时尤其注意，此时空调末端、空调水泵、冷却塔能耗都不变，但空调主机变为直燃机，其耗电量只是一些溶液泵，所占比例很小可以忽略，因此采用冷热电联产系统的典型办公楼各分项耗电量比例重新调整，如图5所示。

投稿会员：芳华