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SHANGHAI ENERGY CONSERVATION 上海节能 No.06 2022 ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGY 能 .08 18 某 能 源 中 心 节 能 技 术 方 案 探 讨 潘 俊 1 徐腾飞 1 殷仁豪 1 刘轶鹏 1 白 涛 2 1. 上海电力设计院有限公司 2. 国网上海综合能源服务有限公司 摘 要 探 讨 位 于 公 共 绿 地 的 能 源 中 心 ，选 用 冷 水 机 组 风 冷 热 泵 水 蓄 冷 作 为 冷 源 ，电 锅 炉 水 蓄 热 作 为 热 源 。 考 虑 到 冷 却 塔 和 风 冷 热 泵 机 组 放 在 地 面 会 影 响 景 观 ，结 合 能 源 中 心 的 进 排 风 系 统 ，设 计 了 采 用 全 地 下 布置方案 ，即将冷却塔和风冷热泵机组放入地下一层 ，探讨了地下建筑中冷却塔和风冷热泵的布置形式 。 关键词 能源中心 ； 全地下布置 ； 运行策略 ； 节能技术 DOI 10 .13770 /j.cnki.issn 2095 -705 x. 2022 .06 .013 Discussion on Energy Saving Technical Solution of Ener - gy Center PAN Jun 1 ， XU Tengfei 1 ， YIN Renhao 1 ， Liu YiPeng 1 ， BAI Tao 2 1. Shanghai Electric Power Design Institute Co., Ltd. 2. State Grid Shanghai Integrated Energy Service Co., Ltd. Abstract The energy center is located in the public green space, with chiller air-cooled heat pump water storage as the cold source and electric boiler water storage as the heat source. Considering that placing the cooling tower and air-cooled heat pump unit on the ground will damage the landscape, combined with the air inlet and exhaust system of the energy center, a set of underground layout scheme is designed, that is, the cooling tower and air-cooled heat pump unit are placed on the ground floor, and the layout forms of cooling tower and air-cooled heat pump in underground buildings are dis - cussed. Key words Energy Center ； Full Underground Layout ； Operation policy ； Energy Saving Technology 收稿日期 2021 - 12 - 21 第一作者 潘 俊（ 1984 - 10 -），男 ，硕 士 ，从 事 综 合 能 源 和 建 筑 节 能 相 关 工 作 738 SHANGHAI ENERGY CONSERVATION 上海节能 No.06 2022 SHANGHAI ENERGY CONSERVATION 2022 年第 06 期 ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGY 能 .08 18 SHANGHAI ENERGY CONSERVATION 上海节能上 海 节 能 2018 年 第 08 期 ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGY 节 能 技 术 0 序言 随 着 越 来 越 多 的 社 会 资 本 进 入 区 域 供 热（ 冷 ） 领 域 ，能 源 中 心 的 建 设 得 到 了 飞 速 发 展 。 能 源 中 心 是 综 合 利 用 各 类 高 效 和 清 洁 供 能 技 术 ，通 过 多 能 流 相 耦 合 的 模 式 ，促 进 多 类 能 源 的 融 合 、互 补 、协 同 ， 提 升 能 源 利 用 效 率 ，从 而 加 快 能 源 清 洁 低 碳 转 型 ， 为经济社会持续健康发展提供坚实保障 。 能 源 中 心 项 目 一 般 位 于 负 荷 中 心 ，属 于 用 地 紧 张 的 区 域 ，同 时 需 要 考 虑 平 面 布 置 、层 高 、设 备 运 输 安 装 等 限 制 ，一 般 宜 结 合 公 园 和 绿 地 进 行 独 立 设 置 。 1 项目概况 某 能 源 中 心 位 于 夏 热 冬 冷 地 区 ，主 要 服 务 的 对 象 包 括 商 业 办 公 和 科 研 教 育 等 ，总 建 筑 面 积 100 .05 万 m 2 。 由 于 不 同 类 型 的 建 筑 冷 、热 负 荷 特 点 差 别 较 大 ，结 合 公 共 建 筑 节 能 设 计 标 准 中 对 典 型 建 筑 单 体 的 围 护 结 构 热 工 参 数 和 室 内 空 气 设 计 参 数 要 求 ，并 参 照 同 类 建 筑 实 际 运 行 的 负 荷 统 计 数 据 ，对 能 源 中 心 典 型 日 冷 热 负 荷 进 行 了 分 析 。 能 源 中 心 逐 时 冷 热 负荷见图 1。 图 1 逐时冷热负荷 从 图 1 可 见 ，夏 季 典 型 日 的 最 大 冷 负 荷 为 80 .04 MW ，冬 季 典 型 日 最 大 热 负 荷 为 51 .28 MW 。 夏 季 上 午 8∶ 00 开 始 ，冷 负 荷 开 始 逐 步 增 加 ，到 10 ∶ 00 大 幅 度 攀 升 ，直 至 14 ∶ 00 左 右 达 到 最 高 峰 。 冬 季 从 上 午 7∶ 00 开 始 迅 速 增 加 ，到 8∶ 00 左 右 达 到 最 高 峰 ，9∶ 00 之 后 ，热 负 荷 逐 渐 下 降 。 典 型 日 冷 热 负 荷 的 变 化 趋 势 充 分 体 现 了 区 域 内 各 建 筑 类 型 综 合作用下的用能趋势 。 采 用 逐 时 负 荷 系 数 法 对 全 年 负 荷 中 100 负 荷 、75 负 荷 、50 负 荷 、25 负 荷 所 占 比 例 进 行 预 测 分 析 ［ 1］ ，该 项 目 年 耗 冷 量 为 6 977 万 kWh ，耗 热 量 为 2 351 万 kWh 。 2 冷热源方案 综 合 考 虑 区 域 内 能 源 特 性 、易 得 性 、价 格 、峰 谷 价 差 等 情 况 ［ 2］ ，充 分 发 挥 低 位 能 源 、电 力 、天 然 气 等 多 种 能 源 的 互 补 性 ，结 合 供 能 技 术 适 用 性 分 析 ，依 据 项 目 的 规 划 资 料 以 及 冷 热 负 荷 需 求 预 测 ，本 方 案 选 用 冷 水 机 组 风 冷 热 泵 水 蓄 冷 的 组 合 作 为 冷 源 ， 电 锅 炉 水 蓄 热 作 为 热 源 。 供 冷 系 统 设 计 的 供 水 温 度 5.5 7 ℃ ，回 水 温 度 为 13 ℃ 。 供 热 系 统 设 计 的 供水温度 48 52 ℃ ，回水温度为 42 ℃ 。 基 于 减 少 初 始 装 机 容 量 及 节 约 运 行 电 费 的 原 则 ，蓄 冷 蓄 热 时 间 为 22 ∶ 00 至 次 日 06 ∶ 00 ，设 计 蓄 冷 量 为 201 .6 MWh ，蓄 热 量 为 214 .4 MWh 。 主 要 设 备 参数见表 1。 表 1 主要设备参数表 设备类型 冷水机组 风冷热泵 水蓄 电锅炉 设备参数 制冷量 6 330 kW ，功率 1 172 kW 制冷量 1.3 MW ，制热量 1.2 MW 蓄水体积 22 000 m 3 供热量 4 MW 数量 7 台 10 台 1 套 4 台 项 目 选 择 4台 冷 却 塔 ，3台 冷 却 水 流 量 为 2 700 m 3 /h， 1 台 冷 却 水 流 量 为 1 400 m 3 /h ，总 冷 却 水 流 量 为 9 500 m 3 /h 。 3 系统运行方式 冷 源 设 备 采 用 多 台 机 组 的 组 合 方 式 ，通 过 台 数 控 制 保 证 设 备 维 持 在 高 效 区 运 行 。 根 据 节 省 运 行 费 用 的 原 则 ，在 出 水 温 度 恒 定 的 情 况 下 ，充 分 利 用 蓄 水 冷 量 。 典 型 日 冷 负 荷 与 部 分 负 荷 工 况 下 的 机 组运行策略 ，见图 2 至图 5。 某能源中心节能技术方案探讨 739 SHANGHAI ENERGY CONSERVATION 上海节能 No.06 2022 ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGY 能 .08 18 图 2 100 冷负荷工况系统运行策略 图 3 75 冷负荷工况系统运行策略 图 4 50 冷负荷工况系统运行策略 图 5 25 冷负荷工况系统运行策略 以 上 运 行 策 略 是 针 对 各 指 定 工 况 空 调 负 荷 下 的 供 冷 模 式 进 行 分 析 ，能 源 中 心 在 供 冷 过 程 中 具 有 良 好 的 经 济 性 ，尤 其 是 在 低 负 荷 运 行 时 ，系 统 可 充 分 发 挥 水 蓄 冷 运 行 费 用 低 的 优 势 ，在 25 负 荷 工 况 下 白 天 完 全 可 实 现 水 罐 制 冷 ，不 需 要 开 启 制 冷 主 机 。 图 6 至 图 9 分 别 为 100 、75 、50 和 25 热 负荷工况系统运行策略 。 图 6 100 热负荷工况系统运行策略 图 7 75 热负荷工况系统运行策略 图 8 50 热负荷工况系统运行策略 740 SHANGHAI ENERGY CONSERVATION 上海节能 No.06 2022 SHANGHAI ENERGY CONSERVATION 2022 年第 06 期 ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGY 能 .08 18 SHANGHAI ENERGY CONSERVATION 上海节能上 海 节 能 2018 年 第 08 期 ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGY 节 能 技 术 图 9 25 热负荷工况系统运行策略 从 供 热 运 行 策 略 分 析 可 见 ，在 部 分 负 荷 运 行 时 ，系 统 可 充 分 发 挥 蓄 热 的 运 行 费 用 低 的 优 势 ，在 50 负 荷 工 况 下 可 实 现 水 罐 供 热 ，在 25 负 荷 时 ， 可 以 通 过 风 冷 热 泵 的 夜 间 蓄 热 运 行 实 现 全 天 供 热 ， 从运行节能角度而言 ，具有良好的经济效益 。 4 能源中心平面布置 能 源 中 心 采 用 全 地 下 建 筑 布 置 形 式 ，总 建 筑 面 积 10 702 m 2 ，占 地 面 积 5 488 m 2 。 地 面 部 分 为 整 个 能 源 中 心 的 疏 散 出 口 和 进 排 风 井 。 地 下 挖 深 约 23 .5 m ，共 两 层 。 地 下 一 层 的 层 高 为 14 m ，布 置 冷 却 塔 、风 冷 热 泵 机 组 ，局 部 设 置 夹 层 ，夹 层 部 分 上 下 层 的 层 高 均 为 7 m ，为 电 气 间 和 水 泵 间 。 地 下 二 层 的 层 高 为 8 m ，布 置 冷 水 机 组 ，电 锅 炉 等 设 备 。 剖 面 示 意 图 见 图 10 。 地 下 一 层 平 面 布 置 示 意 图 见 图 11 ，地下二层平面布置示意图见图 12 。 图 10 剖面示意图 图 11 地下一层平面布置示意图 图 12 地下二层平面布置示意图 5 管网设计 本 工 程 区 域 内 用 户 均 位 于 拟 建 能 源 中 心 供 能 半 径 1 km 范 围 之 内 。 管 道 干 管 由 能 源 中 心 引 出 后 直 埋 敷 设 ，由 于 供 冷 供 热 不 同 时 使 用 ，为 节 约 投 资 ， 拟采用两管制 。 结 合 能 源 中 心 的 布 置 位 置 及 区 域 内 用 能 负 荷 的 分 布 情 况 ，同 时 考 虑 到 管 网 的 安 全 性 和 可 靠 性 ， 本 工 程 拟 建 设 东 、西 两 个 环 状 管 网 ，西 侧 大 环 网 的 供 能 面 积 为 60 .38 万 m 2 ，东 侧 小 环 网 的 供 能 面 积 为 39 .67 万 m 2 。 考 虑 到 本 工 程 冷 负 荷 大 于 热 负 荷 ，因 此 以 冷 负 荷 定 管 道 直 径 。 东 侧 小 环 网 供 回 水 母 管 的 管 材 采 用 螺 旋 缝 电 焊 钢 管 Q 235 B ，管 道 内 径 为 700 mm ， 压 力 为 1.0 MPa ，共 计 长 度 2 430 m 。 供 冷 时 ，管 内 最 大 流 速 为 2.46 m/s ，平 均 流 速 为 1.73 m/s ；供 热 时 管 内 最 大 流 速 为 1.57 m/s ，平 均 流 速 为 0.91 m/s 。 西 侧 大 环 网 供 回 水 母 管 的 管 材 采 用 螺 旋 缝 电 焊 钢 管 Q 235 B ，管 道 内 径 和 压 力 分 别 为 DN 900 和 PN 1.0 MPa ，共 计 3 250 m ，管 内 最 大 流 速 为 2.27 m/s ，平 均 流 速 为 1.61 m/s ；供 热 时 管 内 最 大 流 速 为 1.45 m/s ， 平 均 流 速 为 0.87 m/s 。 所 有 管 道 的 保 温 采 用 聚 氨 酯泡沫 。 6 经济性分析 按 照 国 家 发 改 委 和 建 设 部 联 合 下 发 的 建 设 项 目 经 济 效 益 评 价 方 法 与 参 数 （ 第 三 版 ） 要 求 和 规 定 ，同 时 采 用 有 关 规 定 要 求 的 数 据 和 设 计 技 术 参 数 等 ，针 对 本 工 程 拟 建 的 厂 址 进 行 经 济 效 益 测 算 、分 析和评价 。 某能源中心节能技术方案探讨 741 SHANGHAI ENERGY CONSERVATION 上海节能 No.06 2022 ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGY 能 .08 18 1）基础数据 项 目 的 管 网 费 用 按 一 次 投 资 计 算 ，设 备 和 建 筑 安 装 费 分 三 期 投 资 ，第 一 期 投 资 40 ，第 二 期 投 资 40 ，第三期投资 20 。 （ 1）负 荷 率 按 照 每 年 12 .5 增 长 ，8 年 后 负 荷 率 为 100 。 （ 2）基准折现率 8 。 （ 3）修理费率系统投资的 3 。 （ 4）残值率 5 。 （ 5）法定盈余公积金 10 。 （ 6）接入费 240 元 /m 2 。 （ 7）冷价 0.55 元 /kWh 。 （ 8）热价 0.60 元 /kWh 。 2）项目财务评价 （ 1）增值税 根 据 中 华 人 民 共 和 国 增 值 税 暂 行 条 例 （ 2008 ）规 定 ，企 业 采 购 固 定 资 产（ 除 建 筑 物 、构 筑 物 和 消 费 用 品 外 ），均 可 以 享 受 抵 扣 增 值 税 的 政 策 ， 在 生 产 经 营 中 的 设 备 、材 料 采 购 的 进 项 税 额 ，按 年 度的应缴增值税额抵扣 。 （ 2）所得税 企业所得税按基础税率 25 计取 。 （ 3）企业公积金按所得税后利润的 10 计取 （ 4）盈利能力分析 经测算 ，本项目的经济性指标见表 2。 表 2 项目经济性指标汇总表 序号 1 2 3 4 项目 项目投资回收期 （ 所得税前 ） 项目投资回收期 （ 所得税后 ） 项目投资财务内部收益率 （ 所得税前 ） 项目投资财务内部收益率 （ 所得税后 ） 单位 年 年 数值 12 .34 16 .00 9.71 5.83 7 敏感性分析 以 接 入 费 240 元 /m 2 ，冷 价 0.55 元 /kWh ，热 价 0.60 元 /kWh 为 基 准 ，分 析 接 入 费 、冷 价 、热 价 及 建 设 投 资 等 单 因 素 变 化 对 项 目 投 资 税 后 财 务 内 部 收 益 率 的 影 响 ，得 出 冷 价 敏 感 性 最 强 ，其 次 为 建 设 投 资 ， 热 价 和 接 入 费 的 敏 感 性 最 低 。 单 因 素 敏 感 性 分 析 统计见图 13 。 图 13 单因素敏感性分析统计图 8 节能减排分析 通 过 计 算 本 项 目 夏 季 耗 电 量 为 2 653 .73 万 kWh ， 冬 季 耗 电 量 为 2 016 .35 万 kWh ，依 据 综 合 建 筑 合 理 用 能 指 南 （ DB 31 /T 795 - 2014 ） 计 算 ，全 年 能 耗 为 14 .01 kgce/m 2 · a 。 将 此 能 耗 与 2 个 自 建 冷 热 源 系 统 的 典 型 用 户 的 空 调 能 耗 进 行 对 比 分 析 ，结 果 见 表 3。 表 3 能耗对比分析统计表 耗电量 （ kWh/m 2 ） 耗气量 （ m 2 /m 2 ） 单位空调能耗 kgce/m 2 · a 能源中心 46 .7 14 .01 用户自建 冷水机组 燃气锅炉 34 3.6 14 .88 VRV 系统 47 14 .1 由 表 3 可 知 ，采 用 区 域 能 源 中 心 ，空 调 系 统 的 单 位面积能耗均小于用户自建冷热源系统的能耗 。 9 结论 2016 年 八 部 门 联 合 印 发 关 于 推 进 电 能 替 代 的 指 导 意 见 中 指 出 ，实 施 电 能 替 代 对 于 推 动 能 源 消 费 革 命 、落 实 国 家 能 源 战 略 、促 进 能 源 清 洁 化 发 展 意 义 重 大 。 本 工 程 主 要 以 电 能 向 区 域 内 建 筑 提 供 供 热 、供 冷 服 务 ，相 对 于 各 使 用 单 位 独 立 建 设 制 冷 742 SHANGHAI ENERGY CONSERVATION 上海节能 No.06 2022 SHANGHAI ENERGY CONSERVATION 2022 年第 06 期 ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGY 能 .08 18 SHANGHAI ENERGY CONSERVATION 上海节能上 海 节 能 2018 年 第 08 期 ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGY 节 能 技 术 机 房 锅 炉 房 ，能 够 提 高 综 合 能 源 利 用 率 ，有 明 显 的 节 能 减 排 成 效 ，体 现 低 碳 环 保 理 念 ，符 合 国 家 能 源 与 环 保 政 策 ，助 力 该 区 域 成 为“ 双 碳 ”示 范 的 典 范 ， 从长远来看也具有一定的经济效益 。 本 工 程 将 冷 却 塔 和 风 冷 热 泵 机 组 放 在 地 下 ［ 3］ ， 并 对 地 下 建 筑 中 冷 却 塔 和 风 冷 热 泵 的 布 置 形 式 进 行 了 探 讨 ，为 后 续 能 源 中 心 的 建 设 提 供 借 鉴 。 但 后 续设计中需注意以下问题 1）冷 却 塔 放 在 地 下 ，必 然 导 致 设 备 通 风 不 畅 ， 需 采 用 机 械 辅 助 通 风 措 施 ，引 起 初 期 设 备 投 资 、运 行能耗等增加 。 2）风 冷 热 泵 是 承 担 冬 季 热 负 荷 的 主 力 ，风 冷 热 泵 放 在 地 下 一 层 ，冬 季 运 行 时 冷 风 下 沉 ，影 响 制 热 效果 。 3）能 源 中 心 采 用 全 地 下 建 筑 布 置 形 式 ，增 加 埋 深 ，从而增加土建投资 。 参考文献 ［ null］ 李 祥 麟 ，周 涤 生 null地 下 冷 却 塔 在 外 滩 观 光 隧 道 中 的 应 用［ null］ null上 海 建 设 科技 ， nullnull （ null） null null null null null ［ null］ nullnullnull nullnull null nullnull ，区域供冷供热系统技术规程 null ［ null］ null nullnullnull null nullnull ，公共建筑节能设计标准 null （ 上接封二 ） 刘 斌 发 布 了 2021 年 上 海 绿 色 交 通 发 展 年 度 报 告 （ 简 称 报 告 ）， 报 告 显 示 ，2021 年 上 海 坚 持 降 碳 、 减 污 、扩 绿 、增 长 统 筹 发 展 ，发 挥 港 口 城 市 和 铁 路 枢 纽 等 优 势 ，着 力 补 齐 海 铁 联 运 等 短 板 ，持 续 优 化 业 务 流 程 ，不 断 优 化 运 输 结 构 ，提 高 运 输 效 率 。 轨 道 交 通 出 行 更 加 便 利 ，城 市 轨 道 运 营 线 路 总 里 程 达 831 km 。 共 优 化 347 条 公 交 线 路 ，公 交 到 站 预 报 准 确 率 达 到 97 。 道 路 交 通 加 速 电 气 化 转 型 ，新 能 源 汽 车 年 推 广 量 为 25 .4 万辆 ，较上年增长 110 ，纯电动汽车成为主流 。 持续推进绿色港口 、码头 、机场建设 。 相 关 委 办 局 领 导 为 获 评 工 信 部 绿 色 工 厂 、绿 色 园 区 、绿 色 供 应 链 、绿 色 产 品 、绿 色 数 据 中 心 的 绿 色 制 造 示 范 单 位 代 表 授 牌 。 勉 励 他 们 继 续 发 挥 标 杆 引 领 作 用 ，带 头 成 为 零 碳 创 建 示 范 企 业 ，形 成“ 比 学 赶 超 ”的 绿 色发展氛围 ，推动绿色制造体系建设深入发展 。 为 保 障 企 业 绿 色 低 碳 技 术 创 新 应 用 、工 业 企 业 绿 色 化 改 造 提 升 等 ，以 及 中 小 型 节 能 环 保 企 业 复 工 复 产 的 资 金 需 求 ，市 经 济 信 息 化 委 和 中 国 农 业 银 行 股 份 有 限 公 司 上 海 市 分 行 、中 国 银 行 股 份 有 限 公 司 上 海 市 分 行 、上 海 银 行 股 份 有 限 公 司 、上 海 农 村 商 业 银 行 股 份 有 限 公 司 、上 海 浦 东 发 展 银 行 股 份 有 限 公 司 上 海 分 行 、 招 商 银 行 股 份 有 限 公 司 上 海 分 行 、兴 业 银 行 股 份 有 限 公 司 上 海 分 行 、北 京 银 行 股 份 有 限 公 司 上 海 分 行 签 署 了 上海市工业绿色低碳发展金融合作备忘录 ，总融资意向额度 800 亿元 。 当天 ，上海市各区 、集团公司 、大型商场 、连锁企业的各项节能宣传活动同步启动 。 （ 来源 上海经信委 ） 某能源中心节能技术方案探讨 743
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