微型冷热电联供系统节能潜力的分析(1)

1、    微型冷热电联供系统节能潜力的分析(1)    冷热电联供系统(CCHP)作为一种分布式能源供应系统，受到越来越广泛的重视。本文介绍了一种基于燃气内燃机和小型吸附制冷机的微型冷热电联供系统(MCCHP)。该系统集发电，夏季空调制冷、冬季地板采暖，全年生活热水供应为一体，适合家用及小规模业务领域的应用，并且易于科学研究。本文以一次能源利用率(PER)为主评价指标对整个系统进行了详细的分析，指出该系统节能的潜力和方向。 关键词：冷热电三联供 燃气内燃机 吸附式制冷 CCHP 0 前言能源是社会发展的物质基础，目前

2、全世界的能源结构正逐步由第一代集中式能源系统朝着第二代分布式能源系统建设的方向迈进。分布式能源系统(DES)作为缓解我国严重缺电局面、节能降耗、保证可持续发展战略实施的有效途径受到普遍的关注。冷热电联供系统(CCHP) 作为分布式能源供应系统的一种，以其独立供能、综合效率高等特点，逐渐成为能源领域内研究的热点1-4。冷热电联供技术利用高品位的能量进行发电，充分回收热机做功过程中产生的低品位余热热能，并采用热/冷、或电/冷转换设备进行制冷，是实现能量梯级利用的一种有效手段。一般来说，CCHP系统主由不同的原动机、换热设备和制冷设备等构成。由于燃气轮机和溴化锂制冷机在价格与规模上的局限性，使得无法

3、应用于家庭及小型商用的领域。因此，根据我国国情，建立基于小型燃气内燃机和吸附制冷机的微型冷热电联供系统(micro-scale combined cooling, heating and power or MCCHP)成为了可能5-6。文献7完成了对微型冷热电联供系统的集成与部分的实验研究。该系统集发电、夏季制冷、冬季地板采暖、全年生活热水供应为一体，并且系统中水泵、电子设备等所需的电量完全由系统本身提供，因而可以脱离对外界分供系统的依赖，充分体现了小型“能源岛”的特征。本文主以一次能源利用率(PER)为评价指标对整个系统进行了详细的分析，指出该系统节能的潜力和方向，今后为

4、系统的优化设计与匹配做好准备。1 微型冷热电联供系统的组成微型冷热电联供系统是由额定发电量12 kW的燃气内燃机，制冷量9kW的吸附制冷机，换热设备、风机盘管、地板采暖盘路，以及冷却塔、水箱、水泵和连接管路等设备组成，实验系统如图1所示。燃气内燃机以天然气或者LPG为燃料，发电机组可提供400/230V、50Hz、3相4线制交流电。吸附制冷机采用硅胶-水为工质对，热源驱动温度为60-95。由于系统监控硬件设备和软件系统的开发，使得系统的自耗电（如水泵、电子设备等）完全由自发电提供，从而联供系统可以脱离对传统分供系统的能量供应的依赖。系统可以同时向外界发电、供热和制冷，并可以作为对冷热电联供系统

5、能量管理和运行策略研究的科学实验平台，其研究成果可以推广到其他类型的冷热电联供系统中。     图1 实验系统照片    图2 基于燃气内燃机和固体吸附式制冷机组的微型冷热电联供系统示意图图2表示了实验系统的流程图。从功能上来分，系统是由下面的一些功能单元所组成：能量发生单元，能量转换单元，冷量供应单元，生活热水供应单元，地板采暖单元和电能供应单元。能量发生单元是由原动机燃烧天然气，向外界提供电能和热量，并通过能量转换单元将产生的热能分别用于吸附机制冷，生活热水供应和地板采暖。系统热能的利用和转换是由下面两个水回路

6、实现的：内环水路和外环水路。内环水路从联供系统的原动机中吸收热能，并存储系统多余的热量。外环水路则吸收内环水路传出的热量，并用于吸附机制冷、生活热水和采暖的用热所需。2 系统节能潜力的分析2.1 MCCHP系统一次能源利用率的表述评价冷热电联供系统的节能性，最常用的指标是一次能源利用率(PER)，它是系统输出的可用能量之和与系统输入的能量的比值8-9，即(1)在对MCCHP系统的节能潜力分析中，本文通过对影响系统PER值的各种因素进行详细的分析，进而得出提高系统节能性的方向。对于微型冷热电三联供系统，所回收的热量来自于两部分：从缸套水中回收的热量为，从烟气中回收的热量为。系统输入的总能量为。在

7、夏季工况时，设总回收的余热中有份额用于热冷转换，这里称为热量分配系数。另外，设系统所发出的电量为。所以，微型冷热电三联供系统的一次能源利用率PER可表述为：(2)其中，表示微型冷热电联供系统的PER值。当系统在冬季工况时不需外界供冷，0；其它工况，1>0。2.2 影响MCCHP系统PER值的因素分析设微型冷热电三联供系统的电效率为，为三联供系统的余热回收率，其中，。则微型冷热电系统一次能源利用率的表达式可以表述为：(3) 从上式可以看出，对于微型冷热电联供系统的一次能源利用率而言，实际上是将总体划分成电、热、冷三部分与输入总能量的比率。上式的第一项为电效率，第二项为用于热部分的回收率，第

8、三项为整个系统的制冷效率。所以，为了提高MCCHP系统PER值，必须着眼于系统的发电效率、热回收效率和制冷效率的提高，以及合适的热量分配比。因此，上式表明具体影响MCCHP系统PER值的因素主是、和COP。下面将通过计算，考察不同因素对系统PER值的影响。2.3 各影响因素的灵敏度分析为了比较不同影响因素对PER值的影响程度，这里进行各影响因素的灵敏度分析。对于冬季工况0，所以，(6)而且，(7)一般微型冷热电联供系统的<0.35，所以在冬季工况，对系统PER影响最大的是发电效率。因此，在冷热电联供系统发动机选型时应该选择发电效率高的机组，并且尽可能在其高效率工况下运行。 &#

9、160;          皇甫艺 吴静怡 王如竹摘冷热电联供系统(CCHP)作为一种分布式能源供应系统，受到越来越广泛的重视。本文介         本篇论文是由3COME文档频道的网友为您在网络上收集整理饼投稿至本站的，论文版权属原作者，请不用于商业用途或者抄袭，仅供参考学习之用，否者后果自负，如果此文侵犯您的合法权益，请联系我们。    摘 本文从澄清现代城市设计的概念入

10、手，指出创作性是城市设计的重特征，并从立意与构思、分析与综合、直感与逻辑、图形与文本四个方面探讨了城市设计的一般方法。 关键词： 城市设计 创作性 方法城市设计的概念及其特征辩析关于城市设计的概念，可谓众说纷纭，不同学科背景的学者从不同的视角给予它不尽相同的定义界说，但从其总体趋势来看，现代城市设计正逐渐呈现出相对明朗的观念势态。我们认为：现代城市设计是以人为宗旨，以提高城市环境质量和职能效率为动态目标，综合组织城市系统各素，以期建立合理且优美的城市形态环境的综合性创造活动。城市设计的作业范围既涉及大范围的单系统设计，也包含细胞形态的解剖，其对象是多层面、多类别的组合，而城市区段层面是典型的客

11、体对象。城市设计既贯穿于城市规划的全过程，同时又是规划转向建筑设计的必中介过程。城市设计与城市规划和建筑学有着与生俱来的天然联系，因而也常导致概念上的模糊。一般而言，城市设计与建筑设计的区别较为明显，而与规划尤其是控制性详细规划（以下简称控规）之间的关系则时常使人迷惑，因此只有在比较中才能获得城市设计自身明晰的基本特征：其一，城市设计强调“人本主义”精神，即以具体鲜活的人为根本出发点，满足人的需求，以人的心理生理行为为依据，关注城市空间设计的场所感、归属感以及历时和共时的文脉连续。而控规则是以物质环境为出发点，作为城市管理的依据而制定的硬性控制指标，它较少涉及与人的感性和活动相关的环境场所问题

12、。因此，可以说人与物的对峙是城市设计与控规的基本分水岭。其二，城市设计在三维的城市空间坐标中化解各种矛盾，并建立新的立体形态系统。而控规则偏重于以土地区域为媒界的二维平面规划。因此二者表现出不同的形态维度。其三，城市设计侧重城市中各种关系的组合，建筑、交通、开放空间、绿化体系、文物保护等城市子系统交叉综合，联结渗透，是一种整合状态的系统设计。控规则往往是城市各子系统的分述罗列，而且偏重于各项子系统的分别研究。因此，关系整合与素分离是二者间又一显在区别。其四，城市设计具有艺术创作的属性，以视觉秩序为媒界、容纳历史积淀、铺垫地区文化、表现时代精神，并结合人的感知经验建立起具有整体结构性特征、易于识

13、别的城市意象和氛围。而控规则注重社会经济技术因素，其主运作媒界是技术指标和工程问题，理性逻辑是其主属性。由上述比较中看出现代城市设计具有鲜明的创作性特征，正如培根所言：“未来城市环境质量将依赖技巧高超、感觉敏锐的城市设计师的创造性想象和智力”（1）。创作性是城市设计的重特征一般来说，创作性具有三方面的含义：一是指某种观念设想或作品具有新颖鲜见或超前的形式和内涵；二是指这种观念设想和作品应适应现实、解决问题并巧妙且有效地达成目实；三是对上述观念设想和作品的持续、表现、评价、完善和充分发展。创作性与创造性时常可以通用（是英文Creativity的两种互通译本），但二者在语义上仍有些微区别，创造性更

14、为强调独创和超前，面创作性强调上述三方面含义的全面包容，同时还含有过程意义。城市设计的创作性是由其自身的目的性质决定的。设计即是把各种素组织进入较大的连贯的整体以达到原先预期的意图。在城市规划的宏观指导下，城市设计实现具体的三维形态框架的建构，它必然是一个创作过程的产物。城市是市民生活的舞台，是历时态的延续，又是共时态的交溶，以人为本的场所论是城市设计理想和实践中的本质精髓。对于一个具体城市区段来说，城市设计的目的是鼓励各种人群活动的合理交织、运动有序、生态和谐，并能给人以愉悦的整体审美感受。城市设计不存在固定不变的清规戒律和模式范本，也不是某种先验公式的推演计算，每一个成果都是对特定城市或城

15、市区段的独特解答。设计师在情感、智慧和经验的投入中完成理想与实现、主体和客体的统一。城市设计的创作过程是设计者各种思维方式的全面启动和复合，逻辑思维、形象思维与灵感顿悟相交织，而形象则是城市设计者的主思维线索。城市设计的创作过程同时亦是对设计者多方面知识结构的运用过程。现代城市设计者需有社会、经济、人文、政策管理及工程技术等方面的基本知识，有城市设计的基本技巧，精通城市职能、形体及三维空间关系的处理。城市设计注重小组合作（Cocreativity），鼓励吸纳相关学科学者、开发商、政府官员及公众代表共同参与，并通过各种传媒手段在更大范围内争取公众参与和认同。城市设计创作方法论探讨城市设计的质量直

16、接决定于其创作方法的运用是否恰当和有效。然而澄清这种方法理论却很困难，城市设计的具体方法因客观对象而异，更是因人而异，因此试图去规范其设计创作的方法似乎是徒劳的。这里我们试图以描述城市设计创作的共性特征来探寻其创作的轨迹线索。1.立意与构思立意即主题意识的确立，这是创作的灵魂。立意的过程即是在进行现状分析、明确发展定位的基础上确立设计目标的过程。现状分析提出基地现存的资源和问题，立意则需以该城市区段的定位为依据，这种定位又必须置身于城市整体发展脉络中进行研究。通过研究区段与相邻区段、区段与城市整体之间的功能互动机制，才能给出设计区段的正确定位。现存资源与人的需求之间的矛盾和现存环境状况与发展定

17、位之间的矛盾直接决定了城市设计目标的确立。构思由立意脱化出来，构思即是将城市设计的立意转化设计结构（又称概念设计），同时提出实现立意的方式构架。构思的直接结果是该设计对象的空间形态结构的建立。城市设计的立意与构思必须也包涵了设计者的主观意识，设计者对各种设计因子的权重取舍以及自身的主观理解，情感经验等因素使得其立意与构思趋于个性化，并以多种构思方案的形式表现出来。通过与相关参与的讨论、评比、比较和判断确定最终的构思方案。2.分析与整合解决一个现实具体的城市设计问题，首先必须进行客观有效的环境分析。分析包括前后两个不同时段，其一是指设计前期的现状调查分析；其二是指创作过程中对设计方案及成果的解剖

18、分析。现状分析是达成对现存环境的全面认识，它包括基地、人口、建筑设计质量、交通、使用职能、民俗习惯、行为规律、自然条件、景观资源、经济投资计划等等资料。一般而言，职能分析和空间形态分析是两个重点内容：职能分析主考察各项用地的使用状况与交通系统的联系以及这种状况与需求之间的矛盾。空间形态分析则涉及基地分析、图底分析、视觉序列分析、认识意象分析、类型学分析和空间注记分析等一系列技术。空间形态分析提供了设计所必需的历时性形态积淀的背景资源，它为文脉承续提供了基础。设计过程及成果表达中的分析实质是对所设计环境各子系统的分项解析和表述，如：地块功能配置、道路交通系统分析、交通换乘系统分析、形态认识系统分析、历史文脉分析等等。这种单系统的解析使创作成果的各个层面得以清晰的表达，同时也是设计进程中从各个不同层面和视角对设计方案进行剖析、质疑和修正的必技术程序。            皇甫艺 吴静怡 王如竹摘冷热电联供系统(CCHP)作为一种分布式能源供应系统，受到越来越广泛的重视。本文介         本篇论文是由3COME文档频道的网