本文摘要：摘 要：結(jié)合寒冷地區(qū)(B區(qū))氣候特征和公共建筑能耗情況，綜合考慮公共建筑本身具備的保溫條件，以秦皇島市某總建筑面積18000m2的科技會展中心為例，對建筑物原有暖通設備進行節(jié)能改造設計。本文對比了原有的電鍋爐供暖、市政供暖、地源熱泵供暖、空氣源熱泵供
摘 要：結(jié)合寒冷地區(qū)(B區(qū))氣候特征和公共建筑能耗情況，綜合考慮公共建筑本身具備的保溫條件，以秦皇島市某總建筑面積18000m2的科技會展中心為例，對建筑物原有暖通設備進行節(jié)能改造設計。本文對比了原有的電鍋爐供暖、市政供暖、地源熱泵供暖、空氣源熱泵供暖四種供暖系統(tǒng)，對建筑物的暖通系統(tǒng)進行了改造設計，深度分析了改造前、后的能耗數(shù)據(jù)及供暖、制冷的經(jīng)濟性。改造后經(jīng)過一個供暖制冷周期運行，結(jié)果表明利用清潔能源供暖制冷改造技術(shù)并配合后期合理的運營與管理模式，該大型性公共建筑能耗由原有的89萬元/供暖季的運營成本降至26萬元/供暖季，節(jié)約標準煤約630噸/供暖季，經(jīng)濟和環(huán)境效益顯著，甲方滿意度達91%以上。
關鍵詞：節(jié)能改造;既有大型性公共建筑;供暖制冷;清潔能源;方案優(yōu)選
1 前言
為貫徹落實習近平同志在中央財經(jīng)領導小組第14次會議上關于“推進北方地區(qū)冬季清潔取暖”重要講話精神，及因地制宜推廣地熱能、空氣熱能、太陽能、生物質(zhì)能等可再生能源分布式、多能互補應用的新型取暖模式。空氣源熱泵供暖作為一種清潔的供暖形式，在我國北方特別是京津冀地區(qū)具有良好的應用前景[1-3]。當下隨著國家“煤改清潔能源”政策的推廣，2017年5月，河北省住建廳印發(fā)《河北省城鎮(zhèn)供熱“十三五”規(guī)劃》提出，到十三五末，全省縣城及以上城市集中供熱和清潔能源供熱基本實現(xiàn)全覆蓋，清潔供熱率達到95%以上。選用空氣源熱泵機組做為供暖設備，在我國控霾、治霾等環(huán)境污染的治理中能發(fā)揮積極的作用[4]。特別是既有大型公共建筑能耗尤為突出，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國既有大型公共建筑以不足4%的城鎮(zhèn)建筑面積占比消耗了25%以上的城鎮(zhèn)建筑總電耗。由于公共建筑體量大，單位面積能耗比其他類型建筑高很多，因此公共建筑節(jié)能改造的潛力巨大，是我國節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略重點。
本文以既有大型性公共建筑冬季供暖夏季制冷工程實例為分析對象，通過對比分析多種供暖方式，以實際應用場景驗證了采用清潔能源的供暖方式的合理性和經(jīng)濟性。
2 工程概況
秦皇島市某科技會展中心于2010年完工，總建筑面積18395.09m2
，其中地上4層，建筑面積16160.73 m2，主要為展館及辦公室;地下1層建筑面積1057.10m2，主要為機房;另人防建筑面積1177.26 m2。采用集中空調(diào)系統(tǒng)的大型性公共建筑。科技會展中心周邊沒有鋪設市政供暖管線，因此設計時采暖使用電鍋爐自供暖。該建筑建成年代較近且保溫隔熱效果良好，采暖系統(tǒng)運行能耗較高，主要在于電鍋爐本身的能耗及在設計時負荷選取過大。供暖運行后導致熱力站耗電占總耗電的40%之多，能源沒有得到高效的利用，且熱力站效率較低。
3 熱力站系統(tǒng)運行現(xiàn)狀及分析
3.1 基本情況
(1)目前科技會展中心設置采暖電鍋爐2臺，單臺熱功率0.72MW;供暖一次泵3臺，參數(shù)為流量243m3/h，揚程24.5m，功率22kW;二次泵3臺，參數(shù)為流量245m3/h，揚程32m，功率37kW。3臺變壓器，每臺變壓器容量為800kVA。
(2)設置1個蓄熱水槽，容量為200t，蓄熱水溫差40℃(90/50℃)，總蓄熱量9302kW。
3.2 電鍋爐運行現(xiàn)狀
通過對能源統(tǒng)計表及運行記錄內(nèi)數(shù)據(jù)的整理，對電鍋爐經(jīng)運行現(xiàn)狀進行初步分析，電鍋爐2017年度5個月供暖期，鍋爐用電達到127.0萬kWh，電費約89萬元。不含空調(diào)末端電費。
3.3 主要問題診斷分析
對科技會展中心供熱期間的月能耗進行分析，以2017年2月為例電耗分項拆分，2月總用電量為41.3萬kWh，其中鍋爐用電為23.3萬kWh，占月耗電量的56%;熱站其他設備用電量約2.7萬kWh，占月耗電量的7%;空調(diào)末端用電量約12.0萬kWh，占月耗電量的29%;其他用電(照明插座，動力等)3.3萬kWh，占月耗電量的8%。
4 節(jié)能改造方案
4.1 方案確定
該建筑是本地區(qū)具有代表性的公共建筑，本項目對科技會展中心的熱力站電鍋爐進行節(jié)能改造，提升其能源利用水平。依據(jù)秦皇島市氣象局提供的氣象數(shù)據(jù)可知，秦皇島市的氣候類型屬于暖溫帶半濕潤季風氣候。因毗鄰海洋，冬季漫長無嚴寒。常年的年平均氣溫在11℃左右，一月最冷，月平均氣溫-4.8℃，極端最低溫度為-20.8℃;七月最熱，月平均氣溫25℃，極端最高溫度為38。因此，根據(jù)中國建筑氣候區(qū)劃圖可查該大型性公共建筑屬于寒冷地區(qū)(B區(qū))氣候特征。
經(jīng)過現(xiàn)場踏勘可知建筑物外保溫及維護結(jié)構(gòu)保溫效果良好，并結(jié)合秦皇島氣象數(shù)據(jù)，針對電鍋爐供暖耗電量過高問題，本項目建議采用空氣源熱泵代替原有的電鍋爐進行供暖。選用低溫熱水機組(室外環(huán)境溫度-25℃)型，工作狀態(tài)白天工作時間段早8：00-17：00室內(nèi)展廳及辦公室供暖溫度保證20±2℃，走廊保證16℃，夜晚室內(nèi)保持低溫運行在5℃。因此滿足國家供暖標準，現(xiàn)有變壓器也不需要額外增容。
4.2 方案比較
4.2.1 對電鍋爐改造方案的比較分析
除電鍋爐外，冬季供暖方式一般有燃氣鍋爐、地源熱泵、空氣源熱泵及市政供暖等(其中空調(diào)末端用能無論采取何種供暖方式都無法節(jié)省)，但由于安裝燃氣鍋爐需要泄爆口及一定的安全面積，本項目無安裝條件，所以燃氣鍋爐不列入本方案考慮范圍內(nèi)。
下文綜合考慮項目投資成本、運營成本、投資回收期、使用壽命、施工難度及風險防控等方面，將目前的電鍋爐供暖與接入市政熱力、地源熱泵和空氣源熱泵四種供暖方式，計算一個完整的供暖季(秦皇島供暖季為5個月)進行方案經(jīng)濟性對比分析。
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