区域集中供冷系统的优化研究
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创新与交流 自动化应用
区域集中供冷系统的优化研究
游 洋,姜 波
(北京京能未来燃气热电有限公司,北京 102209)
摘 要 由于国内集中供冷系统发展时间较短且多应用于广州、深圳等供冷季较长的南方城市,供冷系统 设 计 不 适
宜北方城市对供冷成本控制更加精细化的要求。通过对北京未来科技城区域集中供冷系统的优化研究,
为解决集中供 热 和 集 中 供 冷 必 须 单 独 建 设 问 题,未
来热电公司通过调查论证采取了热水型溴化锂吸收式冷
水机组和离心式电制冷机组串联的运行模式[4台制冷 量 为 7100kW(2000RT)离 心 式 冷 水 机 组 与 4 台 制 冷 量 为 7100kW(2000 RT)热 水 吸 收 式 冷 水 机 组],如 图 1 所 示。即吸收式制冷 机 (第 一 级 初 冷)与 离 心 式 制 冷 机 (第
将集中供冷与区域能源结合起来,把多种节能新技术应用于工程实际,提出了优化当前集中供冷 经 济 性 的
具体措施,降低了集 中 供 冷 系 统 的 建 设 投 资 和 运 行 维 护 成 本,为 未 来 集 中 供 冷 系 统 的 发 展 提 供 了 新 的
思路。
关键词 集中供冷;冷热同网;大温差;余热利用;成本分析
收 稿 日 期 :2019-02-12
2019年第04期 137
自动化应用 创新与交流
其次,根 据 公 式 (1)(2),当 供 冷 温 差 增 加 一 倍,即
ΔT 供 冷2 =2ΔT 供 冷1 。
可得:
Q供冷 =CM1ΔT1 =CM2ΔT2 M1 =V ×πR21 =2M2 =2V ×πR22
R2 =0.7R1 即供冷需求管径较 原 来 减 少 了 30%,这 样 集 中 供 冷 需 求 管径与集中供热 需 求 管 径 基 本 相 同,稍 有 不 足 可 通 过 略
样不仅将增加大量的建设投 资、管 网 占 地 和 运 维 费 用,而
且对于使用综合管廊的项目还要增加大量的管廊租赁费
用。另外,传统的 集 中 供 冷 系 统 大 多 以 溴 化 锂 吸 收 式 制
冷机组为主,但由于其本身特 性 限 制,冷 水 的 最 低 供 水 温
度只能达到7 ℃,不能实现大温 差 供 冷 及 低 温 送 风,集 中 供冷的距离限制较大,最远 供 冷 半 径 为 3km(3km 范 围 内供冷损失约为0.5 ℃,超过5km 将 达 到 1 ℃),无 法 满 足园区供冷需求。
中图分类号 TU83
DOI 10.19769/j.zdhy.2019.04.057
0 引言
随着我国城市 化 发 展 的 进 程 不 断 加 快,大 量 高 新 园 区、科技新城不断 涌 现,与 之 配 套 的 能 源、交 通 等 基 础 设 施建设需求日益增加。同时,为 满 足 更 高 生 活 品 质 需 求, 区域集中供冷系统也应运而生。所谓区域供冷系统是为 了满足某一特定 区 域 内 多 个 建 筑 物 的 空 调 冷 源 要 求,由 专门的供冷站集 中 制 备 冷 水,并 通 过 区 域 管 网 进 行 供 给 冷冻水的供冷 系 统。 目 前,我 国 集 中 供 冷 系 统 主 要 还 是 集中在广州、深圳 等 供 冷 季 长、供 冷 量 大 的 南 方 地 区,系 统设计和盈利模式相对简单。很多北方地区因供冷时间 短、售冷量不足 严 重 阻 碍 了 集 中 供 冷 系 统 的 发 展。 本 文 通过对北京未来科技城集中 供 冷 系 统 的 优 化 研 究,将“大 温差”“冷热同网”等多种新 技 术 应 用 于 其 中,大 大 降 低 了 集中供冷的投资 和 运 维 成 本,为 我 国 未 来 集 中 供 冷 事 业 发展提供了新的思路。未来科技城规划用地面积10km2, 规划 总 建 筑 面 积 约 为 768 万 m2,冷 负 荷 需 求 约 为 468 MW,主要为研发用地及为园区配套的公共服务设施用 地。冷需求主要集中 在 正 常 工 作 日 的 工 作 时 间,季 节 性、时 段性特征明显,供冷 量 较 南 方 城 市 也 相 差 较 多,因 此 如 仅 以 传统集中供冷方式投资建设将会面临较大的经营压力。
二级深冷)前 后 串 联 工 作,在 实 现 能 源 梯 级 利 用 的 基 础
上,使冷冻水供回水温差由5 ℃提高至10 ℃。 首先,供冷温差的扩大,使远距离 供 冷 产 生 的 1 ℃ 冷
损失仍在系统可承 受 范 围 内(约 10% 的 损 失),实 现 了 供 冷的 大 温 差、远 距 离 输 送,集 中 供 冷 范 围 由 传 统 的 3km 扩 大 到 5km。
1.1 首次实现了“大温差”和“冷热同网”运行
传统的三联供电厂,由于集中供热 温 差(约 60 ℃)比
集中供冷温差(约5 ℃)大很多,根据公式:
Q =cMΔT
(1)
式中:Q 为供热(冷)量;c 为 介 质 比 热;M 为 介 质 的 质 量
(质量流量);ΔT 为供回水温差。
M =V ×πR2
(2)
式中:M 为介质的质量 (质 量 流 量);V 为 介 质 流 速;R 为
供水管径。
考虑集中供冷同时率系数0.7,ΔT供热 =12ΔT供冷
208 Q供热 =56×0.7Q供冷
CM 供热ΔT供热 =5.3CM 供冷ΔT供冷
M 供热
=V 供ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ热
×πR2供 热
12 =5.3V 供 冷
×πR2供 冷
=M 供冷
考 虑 供 热 、供 冷 时 流 速 大 致 相 同 ,可 得 :
R供热 =0.67R供冷 即,供热需求 管 径 为 供 冷 需 求 管 径 的 0.67,两 者 无 法 匹 配,所以大多集中供热、集中 供 冷 管 网 都 是 单 独 敷 设。 这
1 供冷方案研究
北京京能未来燃 气 热 电 有 限 公 司 在 原 有 的 一 套 “E” 级燃气-蒸汽联 合 循 环 机 组 基 础 上 建 设 了 配 套 的 集 中 制 冷站,实现区域 能 源 的 冷、热、电 三 联 供。 机 组 的 发 电 装
机255 MW,最大抽气 供 热 能 力 208 MW,最 大 尖 峰 供 冷 能力16000RT(56 MW)。
区域集中供冷系统的优化研究
游 洋,姜 波
(北京京能未来燃气热电有限公司,北京 102209)
摘 要 由于国内集中供冷系统发展时间较短且多应用于广州、深圳等供冷季较长的南方城市,供冷系统 设 计 不 适
宜北方城市对供冷成本控制更加精细化的要求。通过对北京未来科技城区域集中供冷系统的优化研究,
为解决集中供 热 和 集 中 供 冷 必 须 单 独 建 设 问 题,未
来热电公司通过调查论证采取了热水型溴化锂吸收式冷
水机组和离心式电制冷机组串联的运行模式[4台制冷 量 为 7100kW(2000RT)离 心 式 冷 水 机 组 与 4 台 制 冷 量 为 7100kW(2000 RT)热 水 吸 收 式 冷 水 机 组],如 图 1 所 示。即吸收式制冷 机 (第 一 级 初 冷)与 离 心 式 制 冷 机 (第
将集中供冷与区域能源结合起来,把多种节能新技术应用于工程实际,提出了优化当前集中供冷 经 济 性 的
具体措施,降低了集 中 供 冷 系 统 的 建 设 投 资 和 运 行 维 护 成 本,为 未 来 集 中 供 冷 系 统 的 发 展 提 供 了 新 的
思路。
关键词 集中供冷;冷热同网;大温差;余热利用;成本分析
收 稿 日 期 :2019-02-12
2019年第04期 137
自动化应用 创新与交流
其次,根 据 公 式 (1)(2),当 供 冷 温 差 增 加 一 倍,即
ΔT 供 冷2 =2ΔT 供 冷1 。
可得:
Q供冷 =CM1ΔT1 =CM2ΔT2 M1 =V ×πR21 =2M2 =2V ×πR22
R2 =0.7R1 即供冷需求管径较 原 来 减 少 了 30%,这 样 集 中 供 冷 需 求 管径与集中供热 需 求 管 径 基 本 相 同,稍 有 不 足 可 通 过 略
样不仅将增加大量的建设投 资、管 网 占 地 和 运 维 费 用,而
且对于使用综合管廊的项目还要增加大量的管廊租赁费
用。另外,传统的 集 中 供 冷 系 统 大 多 以 溴 化 锂 吸 收 式 制
冷机组为主,但由于其本身特 性 限 制,冷 水 的 最 低 供 水 温
度只能达到7 ℃,不能实现大温 差 供 冷 及 低 温 送 风,集 中 供冷的距离限制较大,最远 供 冷 半 径 为 3km(3km 范 围 内供冷损失约为0.5 ℃,超过5km 将 达 到 1 ℃),无 法 满 足园区供冷需求。
中图分类号 TU83
DOI 10.19769/j.zdhy.2019.04.057
0 引言
随着我国城市 化 发 展 的 进 程 不 断 加 快,大 量 高 新 园 区、科技新城不断 涌 现,与 之 配 套 的 能 源、交 通 等 基 础 设 施建设需求日益增加。同时,为 满 足 更 高 生 活 品 质 需 求, 区域集中供冷系统也应运而生。所谓区域供冷系统是为 了满足某一特定 区 域 内 多 个 建 筑 物 的 空 调 冷 源 要 求,由 专门的供冷站集 中 制 备 冷 水,并 通 过 区 域 管 网 进 行 供 给 冷冻水的供冷 系 统。 目 前,我 国 集 中 供 冷 系 统 主 要 还 是 集中在广州、深圳 等 供 冷 季 长、供 冷 量 大 的 南 方 地 区,系 统设计和盈利模式相对简单。很多北方地区因供冷时间 短、售冷量不足 严 重 阻 碍 了 集 中 供 冷 系 统 的 发 展。 本 文 通过对北京未来科技城集中 供 冷 系 统 的 优 化 研 究,将“大 温差”“冷热同网”等多种新 技 术 应 用 于 其 中,大 大 降 低 了 集中供冷的投资 和 运 维 成 本,为 我 国 未 来 集 中 供 冷 事 业 发展提供了新的思路。未来科技城规划用地面积10km2, 规划 总 建 筑 面 积 约 为 768 万 m2,冷 负 荷 需 求 约 为 468 MW,主要为研发用地及为园区配套的公共服务设施用 地。冷需求主要集中 在 正 常 工 作 日 的 工 作 时 间,季 节 性、时 段性特征明显,供冷 量 较 南 方 城 市 也 相 差 较 多,因 此 如 仅 以 传统集中供冷方式投资建设将会面临较大的经营压力。
二级深冷)前 后 串 联 工 作,在 实 现 能 源 梯 级 利 用 的 基 础
上,使冷冻水供回水温差由5 ℃提高至10 ℃。 首先,供冷温差的扩大,使远距离 供 冷 产 生 的 1 ℃ 冷
损失仍在系统可承 受 范 围 内(约 10% 的 损 失),实 现 了 供 冷的 大 温 差、远 距 离 输 送,集 中 供 冷 范 围 由 传 统 的 3km 扩 大 到 5km。
1.1 首次实现了“大温差”和“冷热同网”运行
传统的三联供电厂,由于集中供热 温 差(约 60 ℃)比
集中供冷温差(约5 ℃)大很多,根据公式:
Q =cMΔT
(1)
式中:Q 为供热(冷)量;c 为 介 质 比 热;M 为 介 质 的 质 量
(质量流量);ΔT 为供回水温差。
M =V ×πR2
(2)
式中:M 为介质的质量 (质 量 流 量);V 为 介 质 流 速;R 为
供水管径。
考虑集中供冷同时率系数0.7,ΔT供热 =12ΔT供冷
208 Q供热 =56×0.7Q供冷
CM 供热ΔT供热 =5.3CM 供冷ΔT供冷
M 供热
=V 供ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ热
×πR2供 热
12 =5.3V 供 冷
×πR2供 冷
=M 供冷
考 虑 供 热 、供 冷 时 流 速 大 致 相 同 ,可 得 :
R供热 =0.67R供冷 即,供热需求 管 径 为 供 冷 需 求 管 径 的 0.67,两 者 无 法 匹 配,所以大多集中供热、集中 供 冷 管 网 都 是 单 独 敷 设。 这
1 供冷方案研究
北京京能未来燃 气 热 电 有 限 公 司 在 原 有 的 一 套 “E” 级燃气-蒸汽联 合 循 环 机 组 基 础 上 建 设 了 配 套 的 集 中 制 冷站,实现区域 能 源 的 冷、热、电 三 联 供。 机 组 的 发 电 装
机255 MW,最大抽气 供 热 能 力 208 MW,最 大 尖 峰 供 冷 能力16000RT(56 MW)。