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部分负荷率对区域供冷系统能效的影响研究

发布时间:2016年07月05日 点击数: 字号:
研究起止日期:  2011.12~2014.05 成果水平:  国内领先
成果第一完成单位:  天津城建大学 项目负责人:  郭春梅
成果主要完成人员名单:  殷洪亮、王砚、孙培勇、范卫军、由玉文、王宇、陈浩、梁春峰等 成果验收日期:  2014-06-20
成果体现形式:  论文 研究形式:  独立研究
知识产权形式:  专利 应用情况:  -
知识产权内容:  
第一完成单位情况:  

单位名称:天津城建大学
通讯地址:天津市西青区津静公路26号天津城建大学能源与安全工程学院
邮政编码:300384
网址:www.tjuci.edu.cn
单位联系人:郭春梅
联系人电话:13114944337
电子信箱:guocm@126.com

转让意向与范围:  - 推广形式:  -
成果简介
  在理论上,通过研究管道冷损和水泵温升对部分负荷下系统能效影响的程度,提出相应的降低影响的解决对策;
  在应用上,课题研究以文化中心工程为背景来开展,既可以为该项目的节能运行提供指导,又可以为其他的区域供冷系统设计和运行提供参考,为国家即将大面积推广的分布式能源系统建设、设计标准的规范提供理论基础。
  (1)该项目以天津文化中心南区带冰蓄冷的地源热泵分布式能源站及其所服务的建筑群为研究对象,采用Trnsys(Transient system simulation)能耗分析软件,根据天津地区典型年气象条件、建筑围护结构及热工参数、使用时间表、内部负荷强度等条件,对区域供冷建筑负荷模型进行数值模拟,得出系统年逐时冷负荷和负荷分布区间。系统绝大部分时刻均处于部分负荷时段,负荷分布时段最多的区间是40%~60%,占46.52%,然后依次是0~40%区间,60%~80%区间,而80%~100%区间,只占到4.48%。
  (2)在不同负荷条件下,对影响系统能效比的因素逐一进行了分析,并建立了系统的能效方程,分别对主机能耗、基载机能耗、冷冻水循环泵能耗、地源侧循环泵能耗、乙二醇溶液泵能耗和管网系统的冷量损失进行了分析,得到了区域供冷系统在100%、75%、50%、25%负荷下全天能效值分别为3.96、3.92、3.71、3.29,夏季节运行综合能效为3.64。随着部分负荷率的下降其系统的效均降低,但是运行费用随着负荷率的下降而减少,100%、75%、50%、25%设计日负荷下,1KWh负荷运行费用分别为0.22元、0.21元、0.18元以及0.15元。系统在实际运行过程中承担的负荷在25%~40%之间,系统实测能效比在2.92~3.2之间,季节能效比为3.18,1KWh负荷实际运行费用为0.16元。
  (3)系统能耗由制冷机组和水泵组成,在100%、75%、50%、25%设计日负荷时段,由于使用了变频调节,水泵系统占运行能耗的比例分别为21.3%,20%、19.5%、19%,系统水泵的能耗比例受部分负荷率的影响不大,随着部分负荷的减少而略有减小。分析得到提高系统能效的关键因素是提高制冷机组的效率和采用交流量调节与控制技术。
  该项目研究依托天津市文化中心建筑群重点工程,受到社会各界的关注,社会效益显著。"十二五"期间,针对天津文化中心此类的超大规模公共建筑组团的区域供冷、供热系统无疑将越来越多。通过该项研究,将对于我国在基于可再生能源建筑规模化应用的复合型大规模区域供热、供冷系统中,分析清楚在实施区域供冷可以实现的能源效率,为即将广泛开展的分布式能源系统的建设、设计标准的规范提供研究基础。
  该项目的研究有助于为系统运行策略的制定提供理论参考,降低系统运行能耗,减少系统运行费用,经济效益和环境效益显著,推广应用前景较好。
  综上所述,可见区域能源系统,尤其是区域供冷系统在国内属于起步阶段,存在着如下问题;
  (1)区域供冷管网的冷水供回水温差较小,输送功耗和冷量损失比较大,而大型设备的功率提升有限,不足以弥补输配管网的能耗的增加。
  (2)供冷负荷时段比例较多,主机不在额定工况下运行,系统长期运行与较低负荷下,降低了系统的效率。
  (3)大输配管网所需的水泵功耗不断降低系统效率,而且水泵散热还将导致管网内水温升高,减少有效输送量。
  基于此,针对区域供冷系统负荷率与系统能效和影响系统能效的因素来展开。