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浅谈典型建筑应用三联供系统的优化

时间:2022-03-21 09:58:32 浏览次数:

摘 要:随着能源危机和环境恶化,人类的节约、环保意识不断加强,节能环保成为了当今社会发展的趋势,冷热电三联供系统正是在这样的环境下诞生的,为建筑的制冷、供热、发电打开了一个新的局面,虽然在具体的应用中还存在一定的问题,但是发展前景很好。文章通过简要概述三联供系统的机理、优势和目前国内外的发展现状,针对典型建筑应用三联供系统的几个问题,从动态负荷配置、设备仪表配置和运行策略选择三方面提出了优化解决的方案,以期能够更好地完善建筑的冷热电供应,同时实现资源的节约和环境保护。

关键词:三联供系统;典型建筑;优化

中图分类号:TK01+9 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2015)21-0156-01

冷热电三联供系统作为一项兼具环保和节能的新技术,在能源紧张、环境恶化的现代社会得到了广泛的重视,国务院也在2013年下发的能源发展规划中鼓励发展多联供系统的分布式能源建设,相关技术的应用和发展值得我们探讨和研究。三联供系统在建筑中的应用大大提高了资源的利用率,不过相关技术在应用中由于需要多方面的联系配合,工艺复杂,因此有关技术的优化需要我们不断加强。

1 三联供系统概述

三联供系统(CCHP)的“三”指的是冷、热、电,即指以天然气为主要燃料带动发电设备运行,产生的电力供应用户的电力需求,系统发电后排出的余热通过余热回收利用设备向用户供热、供冷,实现冷热电的三联系统供应。三联供系统主要具备多联产、分布式、能源利用最大化的特点,在具体的应用中能够高效利用能源、减少污染排放量,具有很明显的优势,同时得到国家相关政策的支持,不仅如此,三联供系统作为一个比较全面的供应体系,大大提高了电力系统的安全可靠性,这为三联供系统在建筑中的应用打开了一个局面。

2 三联供系统的发展现状

2.1 国外发展状况

三联供系统在美国、日本、英国、荷兰等国家都得到了很好的发展,相关的适用范围和技术水平一直在不断地发展,已经逐渐形成了一个比较成熟完善的体系。就美国而言,在1978年美国《国家能源法》颁布以来,有关能源结构的改善一直在不断地推广,随着技术的成熟和相关需求的迫切,目前已经实现了大范围的三联供系统应用,预计到2020年还将有更多的学校建筑、商用企业加入到三联供系统的使用中来。

除了美国,日本的三联供系统在政府的支持下已经相当完善,民用、医院、学校、办公楼等都的三联供系统推广工作都取得了很大的突破,另外,很多欧洲国家的三联供技术都已经达到世界水平。

三联供系统环保节能的优势为其应用提供了很好的前提,在国外,三联供技术的应用一直在不断推广,同时相关技术也在不断的完善总结和更新发展。

2.2 国内发展现状

我国的三联供技术应用相比一些国外的先进国家起步较晚,这也就导致了相关技术与应用结合上还存在一定的差距。随着近年来国家能源战略的兴起,三联供系统凭借其多联产、高效率、低污染的工作机理得到了很高的重视,相关的技术研究取得了很大的突破。将三联供系统应用于建筑供热、制冷、发电技术需要考虑多方面因素,在技术的研究与应用中存在很多的问题,很多的难题随着研究的深入得到了解决,相关技术目前已经不断地推广,同时,中科院也展开了多次应用三联供系统的效益评估,三联供系统得到了社会的广泛认可,相关技术的应用展开了规划。随着建筑应用三联供系统的不断推广,有关的优化措施也在不断的调试,我国一直保持着相关技术的优化与发展。

3 典型建筑应用三联供系统的优化

3.1 动态负荷合理配置

在三联供系统工程施工中,首先需要对建筑的负荷进行计算,通常采用的负荷计算方法有面积指标法、逐时系数法和软件模拟法,但是一次计算并不能直接得出需要配置系统指标,具体的配置还需要掌握一个全年的动态负荷情况。动态负荷配置的优势在于可以更加全面综合的考虑到气候、季节、气温等不同时期的冷热电负荷系数,这样动态的负荷才能实现合理配置。因此,典型建筑应用三联供系统的优化首先要从动态负荷计算开始,确保配置的合理准确。

3.2 设备仪表的控制

三联供系统包括制冷、供热、发电三重的工艺技术,因此相关的设备仪表也比较复杂。一个完整的三联供系统由燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机、发电机、热交换站、制冷设备等主机和很多的辅机设备构成,除此之外,为了保证工作的精确进行,系统还包括许多压力、温度、压强、转速、功率、电压、电流等测量仪表,整个三联供系统需要主机和辅机的相互配合,仪表与设备的协调工作,才能达到冷热电的多联产,实现资源的有效利用。三联供系统需要这么多的设备和仪表来才能完成工作,当中任意一个部分出现问题,都将导致系统的瘫痪,因此,在建筑应用三联供系统上必须优化设备和仪表的控制,只有将这些复杂、冗繁的器械控制好,才能确保工作的井然有序。具体而言,设备和仪表的控制可以从几个方面入手。

首先,简化系统结构,减小设备体积、数量,优化仪表的测量功能,实现一表多测,精简设备和仪表不仅可以节约能源,还能为工作管理和工序减负,实现更好的控制。

其次,增加设备仪表的自动报警功能,一旦某一个环节出现故障,可以快速排查,提高工作效率。

除此之外,设备仪表作为建筑三联供系统的重要组成部分,为了能够有效优化系统功能,必须从科技的角度不断完善和更新设备仪表功能,确保设备功能的先进性、仪表测量的精确性,逐渐实现三联供系统的自动化、信息化和智能化。

3.3 运行策略的优化选择

三联供系统的设备繁多,工艺复杂,因此,为了实现更好的功能优化,运行策略选择十分重要。为了选择合适的运行策略,可以就设备进行数学模型构建,将三联供系统中涉及的主要设备集结起来,以年总费用最小作为目标函数,将各个主要设备的特性方程罗列出来,以此求解找出最优的数学模型。数学模型建立之后需要进行适当的测试,判断模型的实用性与准确性,同时依据实际情况进行适当的修正,找到三联供系统最优的运行策略。计算数学模型的方法来进行运行策略的选择相对比较科学,但是在具体的实践中也难免有纰漏之处,因此,得到模型之后必须进行测试与修正,同时,在日后的具体实践中,也可以就模型进行不断的完善。三联供系统的优化需要我们选择出最优的运行策略,才能真正发挥三联供系统的优势,将效益最大化。

4 结 语

三联供系统多联产、分布式、能源利用最大化的特点符合当今社会的发展需要,这为三联供系统在建筑中的应用奠定了基础。虽然我国的三联供系统相关技术起步较晚,但是随着科技的不断进步和相关研究的持续深入,已经取得了明显的进步,有关技术推广工作正在不断展开。由于三联供系统工作的复杂性,在实践中存在一定的问题,这需要我们从动态负荷合理配置、设备仪表控制、运行策略优化选择等多方面来不断优化应用,以实现效益的最大化,为建立资源节约型和环境友好型社会贡献力量。

参考文献:

[1] 张杰.典型建筑应用三联供系统的优化研究[D].北京:北京建筑工程学院,2012.

[2] 郝学军,王琳,刘铜,等.北京市某大型公共建筑三联供系统的优化[J].暖通空调,2009,(1).

[3] 蒋润花.冷热电联供系统集成机理研究及全工况性能优化[D].广州:华南理工大学,2014.

[4] 胡小坚,张雪梅,蔡路茵.冷热电三联供系统(CCHP)的优化研究进展[J].能源研究与管理,2010,(2).

[5] 林勤荣.冷热电联供系统优化配置和运行策略研究[D].南京:南京理工大学,2014.

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