CCHP技術在廣東地區酒店建筑中的應用

杜 浩

(廊坊新奧節能服務有限公司，河北 廊坊 065000)

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CCHP技術在廣東地區酒店建筑中的應用

杜 浩

(廊坊新奧節能服務有限公司，河北 廊坊 065000)

根據肇慶市的氣候特點，預測了該地區某五星級酒店的冷、熱負荷，制定了傳統供能方案和天然氣分布式能源的供能方案，并對兩種方案作了比較，指出采用燃氣冷熱電聯供系統在經濟性和污染物排放方面有較大的優勢。

酒店，CCHP技術，冷負荷，節能減排

0 引言

由于能量損失少、污染排放低、綜合效率高等特點，燃氣冷熱電三聯供系統(CCHP)已經越來越受到國內外的關注，我國也將燃氣冷熱電聯供技術作為能源的重點發展方向。CCHP技術已經在國內有了應用案例[1]，如株洲職教城、黃花機場、廣州大學城等項目。隨著對節能減排的進一步重視，CCHP技術在未來將快速發展[2]。

肇慶是廣佛肇經濟圈的重要發展腹地，是珠三角聯通大西南各省區的重要交通節點，是珠江西岸正在崛起的具有較大開發潛力和支撐引領作用的新興增長極，因此本文以肇慶為例進行分析。肇慶夏稍熱、冬偶寒。年平均氣溫22.2 ℃。7月最熱，平均氣溫28.8 ℃，極端最高氣溫38.7 ℃，日最高氣溫不小于35 ℃的日數為14 d。1月最冷，月平均氣溫13.7 ℃，極端最低氣溫-1.0 ℃。氣溫日較差不大，年內最大的12月僅8.7 ℃，最小的4月為6.1 ℃。肇慶地區室外溫度變化見圖1。

酒店具有能密度大、供能周期長等特點，故該類建筑的能效消耗量偏高，本文針對肇慶的某五星級酒店類建筑進行了冷熱電聯供系統的方案設計，分析了冷熱電聯供系統在廣東省應用的可行性，并對燃氣冷熱電聯供系統進行了配置和運行策略優化。

1 負荷分析

本項目位于肇慶市市區，總建筑面積約7.16萬m2，建筑層數地上10層，建筑高度44 m，擬建設成為五星級酒店。

根據肇慶市的氣象條件及供能建筑的特點，為了更加準確的分析項目的用能需求，故對項目的冷、熱負荷進行模擬計算，計算結果詳見圖2，圖3。

根據肇慶市的氣候條件，考慮肇慶新區每年采暖期2個月(1月1日～ 2月28日共59 d)，制冷期7.5個月(4月1日～11月15日共229 d)，每天運行時間為24 h。其中，根據甲方的要求及肇慶地區的實際情況，酒店2層的宴會廳為全年供冷區域，因此在供暖季及過渡季仍需要提供冷源。

建筑冷、熱設計負荷見表1。

表1 建筑冷、熱設計負荷

根據負荷分析和預測，參考當地的統計數值，經計算得出項目全年冷、熱累計負荷如表2所示[3]。

表2 建筑累計負荷

負荷全年總需冷量/萬kWh全年總需熱量/萬kWh合計76356

參照《公共建筑節能設計標準》中設備和人員等活動規模，酒店典型日電力負荷約為1 700 kW。為了保證內燃機的運行小時數，考慮發電機裝機用于負載基本負荷，且發電機的熱量全部消耗，以確定裝機容量的發電機。一般內燃機的裝機不超過基本負荷電力負荷的30%。

2 CCHP的適用性分析

隨室外氣溫的波動，建筑冷、熱、電波動較為顯著，因此這就對發電設備的低負荷適應性提出了較高的要求。

燃氣輪機發電機在低負荷運轉情況下，負載率在50%時效率一般降低5%；而燃氣內燃機發電效率受負載負荷的影響較小，故在本方案中選定燃氣內燃機作能源系統的原動機。CCHP系統的余熱利用工藝直接連接和經過余熱鍋爐的間接連接。

間接連接的系統工藝明顯較直接連接復雜，適用于蒸汽和熱水需求的項目。直接利用余熱的煙氣熱水型余熱吸收式設備發展的已經比較成熟。且本項目無蒸汽需求，充分考慮具體的余熱利用工藝和建筑的冷、熱、生活熱水負荷需求等因素，為簡化工藝、節約占地，本項目優先考慮發電機組與煙氣熱水型吸收式空調機組直接連接的方案。

2.1 原供能系統方案和配置

該建筑原計劃采用常規的離心式冷水機組+市政熱力的方案提供空調冷熱源，電力由城市電網提供。具體配置見表3。

表3 方案一主設備配置表

2.2 燃氣冷熱電聯供方案設計

根據上文分析結果結合本項目特點，選擇1臺發電容量為400 kW的燃氣內燃機，為了有效的利用內燃機的余熱，選用1臺煙氣熱水型溴化鋰機組與內燃機配合使用。冷熱源不足部分采用常規冷水機組和風冷熱泵補充(見表4)。

表4 方案二主設備配置表

3 能源價格及系統運行策略

3.1 能源價格

肇慶一般工商業1 kV～10 kV等級分時電價如表5所示。

表5 供電價格表

發電機組在峰平段運行，運行時段平均電價為0.815 6元/kWh。本項目采用天然氣作為發電機燃料，當地天然氣價格為2.4元/Nm3，低位熱值為8 650 kcal/Nm3。

3.2 運行策略

內燃機的排煙及缸套水進入煙氣熱水溴化鋰機組及板換，為酒店提供空調冷熱源。同時內燃機所發電量采用“并網不上網”的方式輸送至酒店變電站內，供酒店及能源站使用。

夏季：

1)為了保證內燃機系統的發電小時數，發揮其最大的經濟效益，故其裝機容量發電量小于建筑用電負荷，所產出電力除供給能源站使用外，都可在酒店內消耗完，且考慮到不同時段電價不同，故在夏季燃氣內燃機在峰平電價時開機。

2)內燃機的可用余熱主要包括高溫煙氣及高溫缸套水兩部分，在夏季內燃機的高溫煙氣及高溫缸套水同時進入溴化鋰機組，驅動溴化鋰機組為建筑提供制冷源。夏季優先運行內燃機的余熱制冷，不足部分由螺桿式冷水機組和風冷熱泵補充。

冬季：

1)內燃機發電除供給能源站使用外，其余部分都可在酒店內消耗完。余熱制熱能源費用較低，在冬季峰平電價時段開機運行。

2)內燃機的高溫煙氣進入溴化鋰機組，同時高溫缸套水經過板式換熱器，溴化鋰機組和板式換熱器共同承擔酒店采暖熱源。

3)采暖熱源不足部分由風冷熱泵補充。

4 系統評價

比較的基準方案為系統的原供能方案，采用增量法對系統的經濟性進行分析。兩種方案詳細數據見表6[4]。

表6 方案對比

5 結語

1)結合肇慶地區的資源稟賦和氣候條件，融合天然氣、電力能源的分布式能源系統，搭配天然氣冷熱電三聯供、螺桿式冷水機組、風冷熱泵等多種能源應用技術，在減少運行成本的同時，提升供能安全，增加能量的梯級利用率。

2)方案二與方案一相比，雖然投資額增加了420萬元，但是年運行費用每年要減少108萬元，增量投資回收期為3.89年。

3)相對方案一而言，項目實施后每年可節能量2 054 t標煤；每年可減少CO2排放量為2 354 t；每年可減少SO2排放75.48 t；每年可減少NOx排放60.25 t；每年減少粉塵排放0.96 t。

[1] 王 瀟,付 林,趙璽靈,等.天然氣冷熱電聯供系統在貴州地區的應用案例研究[J].暖通空調,2014,44(11):81-86.

[2] 王海龍.分布式能源系統在我國的應用與相關問題探討[J].煤氣與熱力,2009,33(5):19-22.

[3] GB/T 51161—2016，民用建筑能耗標準[S].

[4] 付 林,江 億.采用增量法的BCHP系統經濟性分析[J].熱能動力工程,2008，23(5):490-493.

Application of CCHP technology in Guangdong district hotel

Du Hao

(ENNUbiquitousEnergyNetworkTechnologyCo.,Ltd,Langfang065000,China)

According to the climate characteristics of Zhaoqing City, the cold and hot load of a five star hotel in the area were predicted, and develop traditional supply scheme and natural gas distributed energy supply scheme, based on the two kinds of schemes were compared, using gas CCHP system has great the advantages in economy and pollutant emissions.

hotel， CCHP， cold load, emission reduction

2016-11-26

杜 浩(1981- )，女，工程師

1009-6825(2017)04-0203-02

TM611

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