五棵松文化体育中心冷热源项目设计方案

五棵松文化体育中心冷热源项目设计工程概况(一级)五棵松文化体育中心总建筑面积约35万平方米，主要由奥林匹克篮球馆、商业、餐饮、展览厅、办公、影院等组成，空调的冷、热源消耗量非常大，选择何种能源形式，不仅关系到工程建设的初期投资规模，还会对今后的运营成本产生很大影响。为满足奥运设计大纲对节能与环保的要求，并充分考虑业主的经济利益，我们在工程设计初期对冷热源形式进行了一些分析研究。由于很多客观条件的限制，分析的结果并没有完全在工程中实现。但其分析研究方法，可为一般大型复杂工程冷热源的选择提供一些有益的经验。整个体育中心建筑类型多样，不同功能建筑的最大负荷出现在不同时间，具有一定的互补条件，而且建筑较为集中，能源供应比较适合于集中能源站的方式。另外，篮球馆在赛时赛后存在负荷不稳定的问题，如果对其单独考虑能源供应系统，容易造成设备投资的浪费，而将体育馆的能源供应统一纳入商业建筑中，不同建筑类型负荷的互补作用，可以弥补场馆建筑负荷的不稳定性，提高能源设备的利用率和整个能源系统运营的经济性。五棵松体育中心作为北京08年奥运会规划安排的一处主要比赛场地，其能源供应首先应保证安全可靠，充分体现“绿色奥运、科技奥运”的理念，还应考虑到实际运营的经济性。根据体育中心周边现有或规划的市政条件及建筑特点，其能源系统的供应方式主要有以下几种可能的方案：l城市热网供热+电制冷+市政供电l燃气锅炉供热+电制冷+市政供电l内燃机热电冷联产+电制冷补充+市政供电补充其他的冷热源方案也曾被考虑过，本工程所处位置的地质条件很适合做水源热泵，体育馆周围虽有很大的打井场地，但冷热负荷需求大的商业设施周围用地却比较紧张，难以打足够数量的井来满足冷热负荷要求，同时设备初投资价格也偏高，建设单位难以接受，此方案首先被排除。而电制冷加冰蓄冷的方案也是由于回收期限长、运行管理复杂被业主否定。负荷预测(一级)负荷的预测是进行冷热源方案比较和分析的基础。在建筑的规划阶段，一般只能确定该建筑最基本的信息，如建筑的使用功能和相应面积等。因而，我们只能在大量的调研分析的基础上，根据该建筑类型的基本特征，对典型建筑类型的负荷进行逐时模拟计算，其原理如图1和图2所示。冷热负荷的模拟计算是基于建筑能耗模拟软件DeST进行的，电负荷的计算模拟软件则是在大量实地调研的基础上而进行研究开发的。图3～图8为各项负荷预测和计算结果。表1对各项负荷的最大值和全年累计值进行了统计和汇总，表中电负荷均不包含冷源耗电;生活热水配套商业和篮球馆最大值分别为1600kW和2300kW，表中为考虑同时使用率的数值。需要说明的是，由于空调方式特别是冷源的类型，对电负荷会产生较大影响，而冷源耗电与方案的冷源选择有关，因而，在冷热源方案没有确定之前，在对电负荷进行模拟时，先只对不包含冷源耗电的电负荷进行模拟，而最终的电负荷大小只有在冷源确定之后，才能最终确定。奔方货案拥1樱(停城市热网供院热课+戏电制秆冷至+宝市政供盾电顷)妖(料一甩级绿)剂方饱案蜻1厦采用城市热网纤供热，并提供作利用生活热炒水激;蛙夏季利用电制期冷机为空调供勾冷，全部使用屋市政供电，此包方案的主要技尺术经济指标如离表分2上～院表内4筋所示，其中生洪活热水供应设爱备含在热力站缓投资内。郑方星案瘦2工(冶燃气锅忍炉霸+法电制话冷企)产(筑一惹级斜)翅方式案萝2拣中埋采暖零及生活热水的姑供应采用燃气拢锅炉，制冷利破用电压缩制冷青机，主要技术挣经济指标如略表体5资～窃表脱7纯所示。使内燃机热电冷块联产方手案短(克一柄级居)获热电冷联产方抱案的联产系统裕部分主要包括欠燃气内燃机、谷余热型吸收机晴，辅助的常规丑能源系统部分杨包括电制冷机脂、吸收机、锅惰炉等。会热电冷联产的苍工作原理是：想采用燃气内燃催机泰发电坏，承担体育中瓦心峰平电期间厕的基本负荷，怎不足电量由市车电补鲁充繁;旦在贩发电省同时，回收其捡排放废热及冷贼却水热量，用悼于供热和制冷同。植发电洲动力系统采用俱多台高效燃气猪内燃机组合形搏式，实现系统闸部分负荷下的库高效运行，同搜时提高系统的颈可靠挺性柏;乒制冷系统采用块吸收机利用内蹦燃机排放的中语高温废热制冷样，不足冷量由坐常规制冷方式拘来补帝充股(哑图胶9赔所创示盾)肠。供热系统采烈用回收机组冷旷却水热量及烟界气废热，不足荷热量由燃气锅菠炉或直燃机补兴足。整个方案纳的突出技术特生点是：实现能絮源的梯级、高局效利用，保证密联产系统的可段靠、经济运州行沿(醋图培1朗0同所窄示洗)丛。疼联产系统的运坡行策略总原则缓是：峰平电期希间除发电期机衫发电设运行，不足电毅量由市电补充啄，谷电期间艇发电吹机停机买馅电肉;概过渡季节，采搞取以热定电的蛋原则。饶本方案选移用结2脖台单机电功率鸟在遵2200k芒W闹左右的燃气内大燃机，其单台耐发动机额定性坑能参数如下践表惜8榨：岗制冷系统除了吊联产系统中的令余热吸收机外岂，辅助设备可斑选用电压缩冷木机与直燃机的砌组合形肆式穷;撞供热系统除了组烟气和缸套水召供热外，还可薪选用直燃机和管锅炉作为辅助简供热设备，主灯要的设备参数北和全年能源系慢统运行指标如利表泄9量和加表悦1递0拉所示，技术经跨济指标如虑表闷1僚1落～茶1皇3鞭。总结(一级)蜡经济性能评钩价饥(岛二姑级堵)娘按照北京市的宫分时电价和目天前如采用常规犬电制冷实行的睬单一电价计算颤出的运行费用运和回收年限见虎表统1吃4屈、仆1仆5仅。塞尽管不同电价湿的计算方案造床成运行成本有经显著变化，但宅燃气锅炉方案腹要略优于城市已热网方案，这用主要是由以下怎两方面原因造乌成的：由于体逐育中心周围原听无城市热网管裹线，引入管线竖增加了市政外志网的投资，使隙得此方案投资亏偏致高级;费由于体育中心达建筑面以商业显建筑姥为主，热负荷朴较小，如果采章用按面积收费先的城市热网供点热方式，运行剖费用也偏高。谱方贪案闷3萝的选择充分考鲜虑了简发电裕机组与市电连伴接的困难因素配，只向内部供割电，不向激电网辨输送孕电力禁，所以采用了狱最小规模的怒发电各装机容量，只民要满足最小电埋负荷要求即可艇，冷热量不足轧部分由锅炉和钞电制冷机负担须，这在一定程古度上增加了初蛾投资和购电成窃本，减少了收雁益。经技术性能评神价扣(厨二池级秘)士三个方案的供从冷方式区别很佩小，技术评价视应主要集中在虎供热方面。酬方填案脚1煤(醒城市热叛网鸣+控电制抵冷倾)缠是常规的冷热厉源方案，在北降京城市热网能怜够覆盖的地区登，大多采用此晃方案，其主要帆优点是：市政碍热力供热可练靠畅;押热电厂的热量包是励发电挑余热，能源利凯用率渗高大;压热交换站建设博位置及规模基固本不受限制，击可以尽可能靠枯近负荷中心建愤站，热量输送净能耗脸小些;普用户侧设备简竹单，运行管理滥方便，还可委像托专业公司代印管。此方案的殖缺点是：供暖印按面积收费，淡高大空笑间钩(址高度超楚过絮4播米召)速按双倍收费，台这对于自由热乎较大的商业亡建筑础来说很不合红理怒;乌外网建设成本睡高，部分市政治管线的建设投枯资要由用户分星摊，本视工程岭用地周围只有阁规划热力管线给，如果资用热需要较高饮的室外热网投梢资，这也是初误投资成本高的伴主要原荡因诱;带冬季开始供暖直和结束供暖的菜时间有规定，政不能完全按照蠢实际需求运宝行倘;房夏季市政热网哥有检修期，生助活热水供应不葬能间断的用户始需要设置备用凝热源，也增加剂了初投资费用毛。触方演案扔2臭(折燃气锅披炉记+族电制聪冷靠)勇是较为经济的在方案，用户完届全可以按照需店要决定供热运码行时揪间鸟;眼所负担的燃料两费用清楚，可肺以根据消耗偿控制鸦运行成欺本虽;援运行管理比较田简单、方便，内很多锅炉都能挪实现无人值守垦自动运行模式斑。缺点是：锅醒炉房的建设位纽置受到限制，律承压锅炉需要严单建锅炉万房少;相烟囱的设置对盖景观有影响，览实际爆工程胖中常常很难找肌到地扫方鸦;勤虽然燃气锅炉笛的燃烧效率较庆高，但对清洁逮能源的利用率闻仍低于其宴他兵2笑个方案。队方剃案初3唇热电冷联产方车案对清洁能源合可实现梯级、怪高效的利用，至符合奥虏运首“叛三大理深念挨”闯的要求，直接思利用清洁能源熄供冷、供热和居供电，真正实友现了中节能晨减灭排叨;材用户自己叮发电摇，在增加供电毅可靠性的同时最减少了购电成芦本，在大规模凡电网竟不断受到挑战改的今天，分布继式能源方式逐脏渐显现出其优喷势膨;菜利用序发电男余热供冷、供命热减少了购买懒电力荒和热力的成栽本螺;判用户也可以按宋照需要决定供坐热系统的启齐停宇;披所负担的燃料能费用清楚，可含以根据消耗悄控制贼运行成本。此劝方案的缺点是掏：由于现行政见策的限制，坑发电挽设备与市政惰电网泽的连接受到严岁格限制，还处碎在累“枕一事一税议傅”亡阶段，难以大弹量推侍广锅;敌初投资成本较菜高，系统运行据管理复杂，在唐目前整个行业堪运行管理水平绩很低的情况下执，只能委托专荡业公司代悟管菊;欣机房及烟囱设慧置位置受到限甩制，还不能随您意选择厂平址奴;科燃气消耗量大旁，运行成本受孩其价格轮控制修。结论