五棵松文化體育中心冷熱源項(xiàng)目設(shè)計(jì)講解

1、五棵松文化體育中心冷熱源項(xiàng)目設(shè)計(jì)工程概況（一級(jí)）五棵松文化體育中心總建筑面積約35萬(wàn)平方米，主要由奧林匹克籃球館、商業(yè)、餐飲、展覽廳、辦公、影院等組成，空調(diào)的冷、熱源消耗量非常大，選擇何種能源形式，不僅關(guān)系到 工程建設(shè)的初期投資規(guī)模， 還會(huì)對(duì)今后的運(yùn)營(yíng)成本產(chǎn)生很大影響。為滿足奧運(yùn)設(shè)計(jì)大綱對(duì)節(jié)能與環(huán)保的要求，并充分考慮業(yè)主的經(jīng)濟(jì)利益，我們?cè)诠こ淘O(shè)計(jì)初期對(duì)冷熱源形式進(jìn)行了一 些分析研究。由于很多客觀條件的限制，分析的結(jié)果并沒(méi)有完全在工程中實(shí)現(xiàn)。但其分析研究方法，可為一般大型復(fù)雜工程冷熱源的選擇提供一些有益的經(jīng)驗(yàn)。整個(gè)體育中心建筑類型多樣， 不同功能建筑的最大負(fù)荷出現(xiàn)在不同時(shí)間，具有一定的互補(bǔ)條件，

2、而且建筑較為集中， 能源供應(yīng)比較適合于集中能源站的方式。另外，籃球館在賽時(shí)賽后存在負(fù)荷不穩(wěn)定的問(wèn)題， 如果對(duì)其單獨(dú)考慮能源供應(yīng)系統(tǒng)，容易造成設(shè)備投資的浪費(fèi)， 而將體育館的能源供應(yīng)統(tǒng)一納入商業(yè)建筑中，不同建筑類型負(fù)荷的互補(bǔ)作用，可以彌補(bǔ)場(chǎng)館建筑負(fù)荷的不穩(wěn)定性，提高能源設(shè)備的利用率和整個(gè)能源系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)性。五棵松體育中心作為北京 08年奧運(yùn)會(huì)規(guī)劃安排的一處主要比賽場(chǎng)地，其能源供應(yīng)首先應(yīng)保 證安全可靠，充分體現(xiàn) 綠色奧運(yùn)、科技奧運(yùn)”的理念，還應(yīng)考慮到實(shí)際運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)體育中心周邊現(xiàn)有或規(guī)劃的市政條件及建筑特點(diǎn)，其能源系統(tǒng)的供應(yīng)方式主要有以下幾種可能的方案：I城市熱網(wǎng)供熱+電制冷+市政供電I燃?xì)?/p>

3、鍋爐供熱+電制冷+市政供電I內(nèi)燃機(jī)熱電冷聯(lián)產(chǎn)+電制冷補(bǔ)充+市政供電補(bǔ)充其他的冷熱源方案也曾被考慮過(guò)， 本工程所處位置的地質(zhì)條件很適合做水源熱泵， 體育館周 圍雖有很大的打井場(chǎng)地，但冷熱負(fù)荷需求大的商業(yè)設(shè)施周圍用地卻比較緊張，難以打足夠數(shù)量的井來(lái)滿足冷熱負(fù)荷要求， 同時(shí)設(shè)備初投資價(jià)格也偏高， 建設(shè)單位難以接受，此方案首先 被排除。而電制冷加冰蓄冷的方案也是由于回收期限長(zhǎng)、運(yùn)行管理復(fù)雜被業(yè)主否定。負(fù)荷預(yù)測(cè)（一級(jí)）負(fù)荷的預(yù)測(cè)是進(jìn)行冷熱源方案比較和分析的基礎(chǔ)。在建筑的規(guī)劃階段，一般只能確定該建筑最基本的信息，如建筑的使用功能和相應(yīng)面積等。因而，我們只能在大量的調(diào)研分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)該建筑類型的基本特征

4、，對(duì)典型建筑類型的負(fù)荷進(jìn)行逐時(shí)模擬計(jì)算，其原理如圖1和圖2所示。冷熱負(fù)荷的模擬計(jì)算是基于建筑能耗模擬軟件DeST進(jìn)行的，電負(fù)荷的計(jì)算模擬軟件則是在大量實(shí)地調(diào)研的基礎(chǔ)上而進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)的。圖3圖8為各項(xiàng)負(fù)荷預(yù)測(cè)和計(jì)算結(jié)果。表1對(duì)各項(xiàng)負(fù)荷的最大值和全年累計(jì)值進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和匯總，表中電負(fù)荷均不包含冷源耗電；生活熱水配套商業(yè)和籃球館最大值分別為1600kW和2300kW，表中為考慮同時(shí)使用率的數(shù)值。需要說(shuō)明的是，由于空調(diào)方式特別是冷源的類型，對(duì)電負(fù)荷會(huì)產(chǎn)生較大影響，而冷源耗電與方案的冷源選擇有關(guān)，因而，在冷熱源方案沒(méi)有確定之前，在對(duì)電負(fù)荷進(jìn)行模擬時(shí)，先只對(duì)不包含冷源耗電的電負(fù)荷進(jìn)行模擬，而最終的電負(fù)荷大小

5、只有在冷源確定之后，才能最終確鵜冷負(fù)荷權(quán)楓滾無(wú)圈幣能程圈熱負(fù)荷(廟)冷負(fù)荷(kW)全年小時(shí)數(shù)： j!.；S3個(gè)體中心冷融負(fù) -制冷負(fù)荷(kW)供熱負(fù)荷(kW)390003250026000195001300050000K4tt個(gè)體育中心冷熱負(fù)荷全年使用小時(shí)H1300015600EE I卩W貳*I1 rI ' i 110400780052002600012001400160018001全年小時(shí)數(shù)圖5整個(gè)體育中心電負(fù)荷電負(fù)荷(kW)97冬負(fù)荷kW全年小時(shí)數(shù)S3*113800MOGS5D013.®MOO2MDQU方案1（城市熱網(wǎng)供熱+電制冷+市政供電）（一級(jí)）方案1采用城市熱網(wǎng)供熱

6、，并提供利用生活熱水 ；夏季利用電制冷機(jī)為空調(diào)供冷，全部使用 市政供電，此方案的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如表 2表4所示，其中生活熱水供應(yīng)設(shè)備含在熱力 站投資內(nèi)。半t卓VUfli ( 2d22W KW 2S03水UH2 t 47000 KW )IMO2A0ZR340nn«w««200力IU用豊胃BSD3M0*3 0審俵+電冷方AMffAB力詰設(shè)用韓3%工（犧麗tt>工）1B00».7%«*«*2003 J%TSX它擁1W殳4ft*«A2fiC43%AHflOTDicao%*4械市箱 +電制片方雷的年蜒丹建覚用怙算 *«

7、;H23 ( TFbcWh)UM3sa i ?TkWh I0.75Sk隼寒棺4H萬(wàn)如IM3 1 萬(wàn) IiWi U38W/一常橫93tT0.7525髯萬(wàn)神1 7BGJS3A1WBAJ/井|*價(jià)1/謝52*333645«5仙100«6MMie方案2（燃?xì)忮仩t+電制冷）（一級(jí)）方案2中采暖及生活熱水的供應(yīng)采用燃?xì)忮仩t，制冷利用電壓縮制冷機(jī)，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如表5表7所示。«5館+電冷方嘉的股投H詁H(2R22$0kW)no鈕事.妙 t 4*7000 fcW JIMO*300270e««*3A0WMHrmSBC4402504M0«6 ”錫爐+

8、電制冷方案的豊說(shuō)投誨怙專<2SQ7*9%«xo»i包姑廠a&vmxB*78013.4%aw««2504MTU它禺1003 J%“鬧24042%MOO¥00.0%AHM事V«UMr 萬(wàn) mm7W i jw*1J3RI2M?*-C4* ( ECMh |m l 萬(wàn)0»7BMt/MWfliA7WS4$TT390usMSazwm/fK5HMM*tfM2«/r5Mr內(nèi)燃機(jī)熱電冷聯(lián)產(chǎn)方案（一級(jí)）余熱型吸收機(jī)，輔助的常規(guī)能源系統(tǒng)熱電冷聯(lián)產(chǎn)方案的聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)部分主要包括燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)、 部分包括電制冷機(jī)、吸收機(jī)、鍋爐等。築龍鋼

9、zhulonQ.com熱電冷聯(lián)產(chǎn)的工作原理是：采用燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電， 承擔(dān)體育中心峰平電期間的基本負(fù)荷，不足電量由市電補(bǔ)充；在發(fā)電同時(shí)，回收其排放廢熱及冷卻水熱量，用于供熱和制冷。發(fā)電動(dòng) 力系統(tǒng)采用多臺(tái)高效燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)組合形式，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)部分負(fù)荷下的高效運(yùn)行，同時(shí)提高系統(tǒng)的可靠性；制冷系統(tǒng)采用吸收機(jī)利用內(nèi)燃機(jī)排放的中高溫廢熱制冷，不足冷量由常規(guī)制冷方 式來(lái)補(bǔ)充（圖9所示）。供熱系統(tǒng)采用回收機(jī)組冷卻水熱量及煙氣廢熱，不足熱量由燃?xì)忮仩t 或直燃機(jī)補(bǔ)足。整個(gè)方案的突出技術(shù)特點(diǎn)是：實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)、高效利用，保證聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行（圖10 所示）。聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行策略總原則是：峰平電期間發(fā)電機(jī)發(fā)電運(yùn)行，不

10、足電量由市電補(bǔ)充， 谷電期間發(fā)電機(jī)停機(jī)買電；過(guò)渡季節(jié)，采取以熱定電的原則。供生活熱水T=電壓1片機(jī)供沖娥電Ku黃厭氣.EFETEHr供鶴i> 1馭牧機(jī)占內(nèi)*B機(jī)wjiin 市mI本方案選用2臺(tái)單機(jī)電功率在 2200kW左右的燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)，其單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)額定性能參數(shù)如下 表8築龍細(xì)jhulo nQ.com制冷系統(tǒng)除了聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中的余熱吸收機(jī)外，輔助設(shè)備可選用電壓縮冷機(jī)與直燃機(jī)的組合形式供熱系統(tǒng)除了煙氣和缸套水供熱外，還可選用直燃機(jī)和鍋爐作為輔助供熱設(shè)備，主要的設(shè)備參數(shù)和全年能源系統(tǒng)運(yùn)行指標(biāo)如表9和表10所示，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如表 1113。2ft4500供陶kW）6000m*（kw）50006300

11、itMUtihlftfr«nw爐aftttWHKW)14000電冷 MW)23000*10標(biāo)X>f：書嶺*H 萬(wàn) kWh1O»平構(gòu) 1 Jlkwni*O«1悝祥1萬(wàn)kWh】0華萬(wàn)IlW】3TI號(hào)K中 緇萬(wàn)MWh1)f0爭(zhēng)(萬(wàn)kWh IE低善 1 HltWhl714i乃神、B17u»a築龍網(wǎng)zhuloncom>11聯(lián)產(chǎn)方秦的iftlfr拴誑怙鼻肉(卅傭 21M kW 30004HMMM戟帆 l2Z2fiCKW)600< 2A 22S0 MAfTO(U水VU»i 1 3# 7000 kW)1?604J*1W? ( Tft 1V00

12、KWJ110300幷?qǐng)?30£«tt*26G.門«»*世2W軌320att71 BOA12聯(lián)產(chǎn)方案設(shè)投複估算哀71007Bfl% «x««( Bffriu«Mxa9)?eo84%3403.7%TWXBftW4304.7%3804為9070100.0%*13巌產(chǎn)方雲(yún)的聲:遠(yuǎn)行管理H需帶算好町電搟祁崛扁X131Q I 厲 taffli)1T91 ( 3HlWh )1,1399075?fl14ft31348會(huì)年奧育電i用加1?14 | JIWi )0.3H7S227Ml 5t31103»t號(hào)075282871全

13、率書張Htq（方M257.5802.SSTI .551SZ3/f訓(xùn)胡人工ffas/f4139/f<6fi3總結(jié)（一級(jí)） 經(jīng)濟(jì)性能評(píng)價(jià)（二級(jí)）築龍鋼zhuloncom按照北京市的分時(shí)電價(jià)和目前如采用常規(guī)電制冷實(shí)行的單一電價(jià)計(jì)算出的運(yùn)行費(fèi)用和回收 年限見(jiàn)表14、15。«14投資及運(yùn)行制冷方aneoro6666saie方（那代悒爐*電569058S790704093*15増審?fù)顿Y回牧年限一覽喪Z67164611241 62盂隘338014B09632.27盡管不同電價(jià)的計(jì)算方案造成運(yùn)行成本有顯著變化，但燃?xì)忮仩t方案要略優(yōu)于城市熱網(wǎng)方案，這主要是由以下兩方面原因造成的：由于體育中心周圍

14、原無(wú)城市熱網(wǎng)管線，引入管線增加了市政外網(wǎng)的投資，使得此方案投資偏高；由于體育中心建筑以商業(yè)建筑為主，熱負(fù)荷較小，如果采用按面積收費(fèi)的城市熱網(wǎng)供熱方式，運(yùn)行費(fèi)用也偏高。方案3的選擇充分考慮了發(fā)電機(jī)組與市電連接的困難因素，只向內(nèi)部供電，不向電網(wǎng)輸送電力， 所以采用了最小規(guī)模的發(fā)電裝機(jī)容量，只要滿足最小電負(fù)荷要求即可，冷熱量不足部分由鍋爐和電制冷機(jī)負(fù)擔(dān)， 這在一定程度上增加了初投資和購(gòu)電成本，減少了收益。技術(shù)性能評(píng)價(jià)（二級(jí)）三個(gè)方案的供冷方式區(qū)別很小，技術(shù)評(píng)價(jià)應(yīng)主要集中在供熱方面。方案1（城市熱網(wǎng)+電制冷）是常規(guī)的冷熱源方案，在北京城市熱網(wǎng)能夠覆蓋的地區(qū)，大多采用此方案，其主要優(yōu)點(diǎn)是：市政熱力供熱可

15、靠；熱電廠的熱量是發(fā)電余熱，能源利用率高；熱交換站建設(shè)位置及規(guī)?；静皇芟拗?，可以盡可能靠近負(fù)荷中心建站，熱量輸送能耗??；用戶側(cè)設(shè)備簡(jiǎn)單，運(yùn)行管理方便，還可委托專業(yè)公司代管。此方案的缺點(diǎn)是：供暖按面積收費(fèi)， 高大空間（高度超過(guò)4米）按雙倍收費(fèi)，這對(duì)于自由熱較大的商業(yè)建筑來(lái)說(shuō)很不合理；外網(wǎng)建設(shè)成本高，部分市政管線的建設(shè)投資要由用戶分?jǐn)偅竟こ逃玫刂車挥幸?guī)劃熱力管線，如果築龍鋼zhuloncom用熱需要較高的室外熱網(wǎng)投資，這也是初投資成本高的主要原因；冬季開(kāi)始供暖和結(jié)束供暖的時(shí)間有規(guī)定，不能完全按照實(shí)際需求運(yùn)行；夏季市政熱網(wǎng)有檢修期，生活熱水供應(yīng)不能間斷的用戶需要設(shè)置備用熱源，也增加了初投資費(fèi)用

16、。方案2（燃?xì)忮仩t+電制冷）是較為經(jīng)濟(jì)的方案，用戶完全可以按照需要決定供熱運(yùn)行時(shí)間；所負(fù)擔(dān)的燃料費(fèi)用清楚，可以根據(jù)消耗控制運(yùn)行成本；運(yùn)行管理比較簡(jiǎn)單、方便，很多鍋爐都能實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守自動(dòng)運(yùn)行模式。缺點(diǎn)是：鍋爐房的建設(shè)位置受到限制， 承壓鍋爐需要單建鍋爐房；煙囪的設(shè)置對(duì)景觀有影響，實(shí)際工程中常常很難找到地方；雖然燃?xì)忮仩t的燃燒效率較高，但對(duì)清潔能源的利用率仍低于其他2個(gè)方案。方案3熱電冷聯(lián)產(chǎn)方案對(duì)清潔能源可實(shí)現(xiàn)梯級(jí)、高效的利用，符合奧運(yùn)三大理念”的要求，直接利用清潔能源供冷、供熱和供電，真正實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排；用戶自己發(fā)電，在增加供電可靠性的同時(shí)減少了購(gòu)電成本，在大規(guī)模電網(wǎng)不斷受到挑戰(zhàn)的今天，分布式能源方式逐漸顯現(xiàn)出其優(yōu)勢(shì)；利用發(fā)電余熱供冷、供熱減少了購(gòu)買電力和熱力的成本；用戶也可以按照需要決定供熱系統(tǒng)的啟停；所負(fù)擔(dān)的燃料費(fèi)用清楚，可以根據(jù)消耗控制運(yùn)行成本。此方案的缺點(diǎn)是： 由于現(xiàn)行政策的限制，發(fā)電設(shè)備與市政電網(wǎng)的連接受到嚴(yán)格限制，還處在一事一議”階段，難以大量推廣；