【精品】某火车站冷热电三联供系统设计.doc

某火车站冷热三电联供系统设计 清华大学建筑科学技术系 李辉 赖中练 张世钢 付林 赵玺灵 朱建章 摘要：冷热电联供系统对提高能源利用效率，保障能源供应安全有重要意义。本文介绍了某火车站的能源系统设计，该系统同时采用了内燃机发电的冷热电三联供和污水源热泵两项先进技术。在设计过程中对冷热源负荷进行了精确的模拟预测，对系统全年逐时运行工况进行了模拟分析，并进行了多方案的节能率和经济性的比较分析，实现了一个高效节能的冷热电三联供系统。 关键词：BCHP；冷热电三联供；三联供；污水源热泵；节能 前言 冷热电三联供系统能够实现能源的梯级利用，具有较高的能源利用效率，并且对提高能源供应的安全可靠性，尤其是对提高供电安全的可靠性具有重大意义。冷热电三联供系统结构复杂，对负荷预测和运行调节都有比较高的要求，系统的能源利用率和经济性受系统结构、设备选型、运行管理影响较大。本文介绍了某火车站的能源系统设计，该系统同时采用了内燃机发电的冷热电三联供和污水源热泵两项先进技术。在设计过程中对冷热源负荷进行了精确的模拟预测，对系统全年逐时运行工况进行了模拟分析，并进行了多方案的节能率和经济性的比较，实现了一个高效节能的冷热电三联供系统。 2.项目介绍 该站为新建火车站，建筑面积25.7万平米，其中站内空调区域面积11.7万平米，站外办公楼面积5.5万平米。在确定冷热源系统前，我们对该站周边情况进行了仔细调查。 2.1周边情况调查 (1).天然气管线： 火车站站区北侧有DN400 的天然气中压管线，南侧有天然气高压管线的主干线。站区附近的天然气管线的供气设计压力值为0.4MPa，实际运行时供气压力约为0.2MPa 左右。 (2).市政供热管网 市政供热管网现位于站房南侧，根据所在市规划方案，将于站房东侧的敷设城市供热管网，但对本项目而言，目前无可利用热网。 (3).污水管网 站区北侧有城市污水沟，污水常年最低流量0.5t/s；夏季水温23℃，冬季水温13℃。 (4).电力 火车站所在地区新建10 kV 配电所一座，位于火车站站北广场。此火车站共计五支10kV供电，站房内新建10KV 变电所4 座，位于站房地下一层南、北两侧的不同位置。 2.2建筑特点 次火车站站房建筑属于公共高大空间建筑，高架候车厅建筑面积将近4.5万平米，地下一层转乘厅建筑面积将近6万平米；高架候车厅围护结构采用玻璃幕墙，厅内人员流动密集。站房建筑通过众多开放电梯口与室外环境贯连相通，室内负荷受渗透风影响较大。该站站区建筑为办公楼，与站房相隔400米左右。污水泵站基本位于站房与站区中间。 2.3项目方案 从火车站建筑类型特点对能源供应的要求来看，该站作为新建大型公共交通建筑，其能源供应首先应保证足够的安全可靠性，特别是供电的安全可靠性；其次作为重大政府工程，其应有较好的先进示范性，该示范性不仅是指能源供应方式的高效环保，还应包括良好的经济性。因而，在其能源供应方式的选择上，应考虑高效、先进、可靠、经济的能源供应方式。基于以上考虑，结合车站周边条件，项目方案组推荐能源供应方式采用：热电冷联产与污水热泵相结合的能源系统。 混合能源系统中燃气内燃机发电承担车站站房、西南站区办公楼及动力站的峰平电期间基本负荷，不足电量由市电补充；在市电事故期间，发电机可承担站内重要电力负荷，保证车站供电的安全可靠性。在发电同时，夏季回收烟气废热以驱动吸收机制冷，并利用缸套水热驱动溶液除湿空调系统；冬季利用烟气吸收热泵深度回收烟气潜热供热，使烟气温度降至40度左右排放，系统能源利用效率提高10%，缸套水热量直接换热供热，使能源系统真正实现了温度对口、梯级利用的能源最优利用原则，体现了系统的高效先进性。冷暖不足部分则由污水热泵补充，实现了当地再生资源的物尽其用。整个能源系统的先进高效性，也促成了其相对常规系统突出的经济性。 3.负荷预测 与常规方案不同，冷热电系统的设计对建筑的冷热电负荷需求预测有比较高的要求，预测偏大可能导致设计的系统容量偏大，无法正常运行，预测偏小导致设计的系统容量偏小，影响系统的经济性，预测越准确，对设计高效节能的系统越有利。 3.1冷热负荷预测 冷热负荷的模拟计算基于逐时负荷模拟软件DeST进行，该软件在同类软件中属于国际领先水平，预测准确，在国内外的项目中有大量的应用。站内冷热负荷模拟结果如图3.1所示，站外热负荷、显热负荷、潜热负荷模拟结果如图3.2所示，负荷统计如表3.1所示。其中站内冬季热负荷单位面积指标119.7 W/ m2，夏季冷负荷单位面积指标96.4 W/ m2。 为了保证模拟结果的可靠，结合北京站的调查数据进行了冷热负荷的对比，对比结果如表3.2所示。从此火车站预测负荷与北京站实测负荷比较中可以看出，预测负荷与北京站负荷接近且稍大于北京站负荷，这与该站的大空间结