區(qū)域供冷供熱項(xiàng)目中設(shè)計(jì)臨時(shí)供冷供熱系統(tǒng)的若干問題探討

俞春堯， 楊國(guó)榮， 葉大法， 衣健光， 邵建濤

（華東建筑設(shè)計(jì)研究總院，上海2000 02）

0 引言

經(jīng)濟(jì)與能源、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)迫切需要解決的問題。隨著區(qū)域性經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的不斷增加，區(qū)域性能源系統(tǒng)整體規(guī)劃的必要性顯得越來越重要[1]。許多節(jié)能環(huán)保、能源綜合利用、能源利用效率和能源利用安全性、可靠性較高的區(qū)域供冷供熱項(xiàng)目正在規(guī)劃實(shí)施中。本文對(duì)某高科技園區(qū)核心區(qū)區(qū)域供冷供熱項(xiàng)目建設(shè)過程中設(shè)置臨時(shí)供冷供熱系統(tǒng)的必要性以及臨時(shí)供冷供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中存在的一些問題進(jìn)行了分析。

1 工程概況

某高科技園區(qū)總規(guī)劃用地面積約467公頃，工作人口11.1萬人，總建筑面積約328萬m2。本區(qū)域供冷供熱項(xiàng)目規(guī)劃范圍為該高科技園區(qū)核心區(qū)，核心區(qū)地塊占地面積101萬m2，建筑面積約128.8萬m2，項(xiàng)目規(guī)劃分兩期實(shí)施，其中一期（即一號(hào)能源中心）供冷供熱面積約為50萬m2，二期（二號(hào)能源中心）供冷供熱面積約為51萬m2。

表1 項(xiàng)目初期完成一期能源中心建設(shè)投資效益分析表 萬元

2 設(shè)置臨時(shí)供冷供熱系統(tǒng)的必要性

按規(guī)劃該核心區(qū)整體開發(fā)進(jìn)程時(shí)長(zhǎng)接近15年。隨著整體開發(fā)進(jìn)度的不斷向前推進(jìn)，各地塊建筑陸續(xù)建成并相繼投入使用。在區(qū)域內(nèi)將建設(shè)兩個(gè)能源中心，由專門的能源公司運(yùn)營(yíng)管理，售冷、熱能給區(qū)域內(nèi)各建筑物使用而獲取利潤(rùn)。

本區(qū)域供冷供熱項(xiàng)目規(guī)模較大，能源中心投資較大。經(jīng)估算一期能源中心投資約1375 8萬元，配套設(shè)施投資約2680萬元。二期能源中心投資約1711 2萬元，配套設(shè)施投資約2936萬元。區(qū)域管網(wǎng)投資約3500萬元。項(xiàng)目資金籌措方案：總投資的75%來源于貸款，剩余25%來源于自有資金。

若該項(xiàng)目初期即完成一期能源中心、配套設(shè)施及區(qū)域管網(wǎng)的建設(shè)，其總投資費(fèi)用為1993 8萬元，其中自有資金為4985萬元，貸款資金為1495 4萬元。投資效益分析[2]見表1。

由表1可見，若一期能源中心一次性建設(shè)完成，項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)期初期幾年，由于使用率低，能源公司營(yíng)業(yè)收入少，在承擔(dān)高額銀行利息及設(shè)備折舊費(fèi)用后，稅前利潤(rùn)均為負(fù)值，直到第四年以后逐漸開始盈利，經(jīng)濟(jì)性很差。若在項(xiàng)目初期建設(shè)臨時(shí)能源站，由表2可見，項(xiàng)目初期使用率較低的情況下，能源公司仍能產(chǎn)生一定的利潤(rùn)。

對(duì)于建設(shè)周期比較長(zhǎng)的區(qū)域供冷供熱項(xiàng)目，在項(xiàng)目建設(shè)最初的幾年，建設(shè)臨時(shí)供冷供熱系統(tǒng)可降低初

預(yù)計(jì)該區(qū)域供冷供熱系統(tǒng)初期使用率為20%，每年以10%遞增。該項(xiàng)目收費(fèi)分兩部分組成：1）年基本費(fèi)，辦公建筑為：30.46元/m2/a，商業(yè)建筑為：45.0元/m2/a；2）能源使用費(fèi)統(tǒng)一按照0.28元/kWh收取。期投資費(fèi)用，在滿足初期供冷供熱需求的前提下，還可減少設(shè)備閑置帶來的折舊費(fèi)用，同時(shí)保留供冷供熱擴(kuò)容能力，滿足隨開發(fā)進(jìn)度不斷增加的冷熱用能需求。最應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，除了部分管道和管配件外，臨時(shí)能源站采用的主要設(shè)備均為將來永久區(qū)域能源中心設(shè)備的一部分，均可用于永久能源中心項(xiàng)目。

表2 項(xiàng)目初期建設(shè)臨時(shí)能源站投資效益分析表 萬元

3 永久能源中心及臨時(shí)能源站系統(tǒng)方案確定

3.1 永久能源中心系統(tǒng)配置

區(qū)域供冷供熱系統(tǒng)應(yīng)充分發(fā)揮可再生能源、電力和天然氣等多種能源互補(bǔ)的優(yōu)勢(shì)，體現(xiàn)節(jié)能、低碳和綠色環(huán)保等社會(huì)效益[3]，采用多種供冷供熱方式耦合的能源設(shè)計(jì)方案。該高科技園區(qū)核心區(qū)規(guī)劃中的區(qū)域能源中心緊鄰大片綠地，可以利用公共綠地布設(shè)地埋管換熱系統(tǒng)。該區(qū)域永久能源中心供冷供熱方案采用燃?xì)夥植际焦├涔嵯到y(tǒng)、直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組、電制冷冷水機(jī)組、地源熱泵機(jī)組及水蓄冷裝置等產(chǎn)能設(shè)備。該區(qū)域永久能源中心（一期）主要產(chǎn)能設(shè)備配置見表3。永久能源中心水系統(tǒng)采用二級(jí)泵系統(tǒng)，一級(jí)泵定流量運(yùn)行，二級(jí)泵變頻變流量運(yùn)行。區(qū)域管網(wǎng)與末端用戶之間采用板式換熱器隔開，以保證區(qū)域各建筑物之間水系統(tǒng)相互獨(dú)立，保證能源中心水系統(tǒng)工作壓力不至過大。

表3 一期能源中心主要產(chǎn)能設(shè)備配置

3.2 臨時(shí)能源站系統(tǒng)配置

臨時(shí)能源站系統(tǒng)應(yīng)能滿足區(qū)域內(nèi)建筑物初期（3～4 a）用能需求，有效控制初期投資。為了使臨時(shí)和永久能源中心綜合經(jīng)濟(jì)性更好，臨時(shí)能源站所用設(shè)備必須是永久能源中心的一部分，且應(yīng)選擇相對(duì)單一又可供冷、供熱的設(shè)備，如直燃型溴化鋰?yán)錈崴畽C(jī)組、風(fēng)冷熱泵機(jī)組等。臨時(shí)能源站主要設(shè)備見表3（“*”表示部分）。臨時(shí)能源站產(chǎn)能和輸配能系統(tǒng)還應(yīng)具有以下特點(diǎn)：1）隨區(qū)域負(fù)荷不斷增加可增加供冷供熱設(shè)備；2）供冷供熱設(shè)備控制簡(jiǎn)單，可就地手動(dòng)控制；3）水系統(tǒng)方式和用戶接入方式與永久能源中心相同。

4 臨時(shí)能源站設(shè)計(jì)若干問題考慮

4.1 臨時(shí)能源站選址

臨時(shí)能源站應(yīng)設(shè)置在規(guī)劃中的永久能源站用地范圍內(nèi)，由于該供冷供熱站為初期臨時(shí)建筑，必須保證所選地址在供冷供熱需要的時(shí)間內(nèi)不作它用，還不能影響永久能源中心建設(shè)。臨時(shí)能源站一般不采用設(shè)置在地下室內(nèi)的方案，宜建于地面，最大可能降低土建費(fèi)用。臨時(shí)能源站周圍應(yīng)設(shè)置圍墻，保證系統(tǒng)安全。

4.2 系統(tǒng)供冷供熱參數(shù)

根據(jù)規(guī)劃，該區(qū)域內(nèi)初期投入使用的建筑物總冷、熱負(fù)荷分別為20140 kW和14950 kW。考慮入住率，臨時(shí)能源站供冷能力可滿足總需求能量的60%，同時(shí)預(yù)留適當(dāng)?shù)臄U(kuò)容能力。

區(qū)域內(nèi)末端用戶要求空調(diào)冷水供回水溫度為7℃/14℃，熱水供回水溫度為50℃/40℃。能源中心冷水供回水溫度設(shè)計(jì)為5.5℃/12.5℃，熱水供回水溫度設(shè)計(jì)為52℃/42℃。

4.3 循環(huán)水泵參數(shù)

臨時(shí)能源站水系統(tǒng)采用二級(jí)泵系統(tǒng)，一級(jí)泵與溴化鋰機(jī)組一對(duì)一配置，隨著區(qū)域負(fù)荷增加，溴化鋰機(jī)組和一級(jí)泵可一對(duì)一同步擴(kuò)容；二級(jí)泵應(yīng)能滿足整個(gè)區(qū)域輸配管網(wǎng)的循環(huán)阻力。

臨時(shí)能源站一級(jí)循環(huán)泵共三臺(tái)（兩用一備），流量660 m3/h，揚(yáng)程25 m H2O。

臨時(shí)能源站二級(jí)循環(huán)泵共三臺(tái)（兩用一備），流量660 m3/h，揚(yáng)程為37 m H2O。該區(qū)域供冷供熱管網(wǎng)路最遠(yuǎn)管路管長(zhǎng)約2400 m，管路設(shè)計(jì)沿程阻力≤100 Pa/m[4]。

4.4 定壓膨脹設(shè)備參數(shù)

臨時(shí)能源站水系統(tǒng)設(shè)置定壓膨脹裝置。臨時(shí)能源站供冷供熱范圍較大，管網(wǎng)水充注量有可能隨各個(gè)地塊的投入使用而不斷增加，因此定壓膨脹裝置應(yīng)根據(jù)整個(gè)區(qū)域投入使用后的管網(wǎng)水充注量選型且可擴(kuò)容，降低臨時(shí)能源站投資費(fèi)用。

該區(qū)域供冷供熱管網(wǎng)水充注量約2500 t，按下式[5]計(jì)算得水系統(tǒng)最大膨脹水量約為30 m3。臨時(shí)能源站定壓膨脹設(shè)備有效膨脹容積設(shè)計(jì)為31.5 m3。

式中 Vc—系統(tǒng)水容量，m3；

ρo—水的起始密度，kg/m3，供熱時(shí)可取水溫5℃，供冷時(shí)可取水溫35℃；

ρm—系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)水的平均密度，kg/m3。

項(xiàng)目區(qū)域供冷供熱管網(wǎng)末端用戶均設(shè)置板式換熱器，所以區(qū)域供冷供熱水系統(tǒng)最大水位高度差不大于30 m，臨時(shí)能源站定壓膨脹設(shè)備定點(diǎn)壓力設(shè)為0.50 MPa。

4.5 其他問題

如臨時(shí)能源站內(nèi)的設(shè)備露天放置在地面設(shè)備基礎(chǔ)上，則水泵、定壓裝置、加藥裝置等設(shè)備均應(yīng)按防雨要求選型與設(shè)置。直燃型溴化鋰?yán)錈崴畽C(jī)組應(yīng)設(shè)置在能遮雨的臨時(shí)構(gòu)筑物內(nèi)。

5 結(jié)語

從經(jīng)濟(jì)性分析，對(duì)于開發(fā)周期較長(zhǎng)的區(qū)域，開發(fā)初期建設(shè)臨時(shí)供冷供熱系統(tǒng)是可行的，也十分必要。臨時(shí)能源站所用的主要設(shè)備應(yīng)是永久能源中心的一部分，在永久能源中心站房建設(shè)完成后，臨時(shí)站房中的主要設(shè)備可移入永久站房。臨時(shí)能源站房的選址應(yīng)在永久能源站房的規(guī)劃區(qū)域內(nèi)，且不能影響永久站房的施工建設(shè)。

[1]馬鈞，陳進(jìn)，李春蝶，等.區(qū)域供冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析[J].暖通空調(diào)，2012，42（3）：12～16.

[2]吳靜.項(xiàng)目決策分析與評(píng)價(jià)[M].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2012.

[3]孫培勇，王硯，由玉文，等.區(qū)域供熱供冷系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展[J].煤氣與熱力，2012，32（8）：A 01～A 05

[4]全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施/暖通空調(diào)·動(dòng)力[M].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2009.

[5]陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].2版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.