原创《冷热电三联供系统在民用建筑中的应用》
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【摘 要】随着时代的进步,民用建筑中的设施要求越来越高,供暖、供电、供冷成为必不可少的设施,由于目前环保意识的增强以及技术的进步,以往传统的供能方式已经不能满足当下的要求,因此,冷热电三联供系统逐步进入民用建筑之中,该方式提高了能源利用率,最大程度的节约能源,本文就冷热电三联供系统的原理,优缺点以及某民用建筑的应用进行相关阐述.
【关键词】冷热电三联供；民用建筑；环保
由于环保意识的提高,以及不可再生能源的大量使用,使人们认识到了节源能源、提高能源利用率的重要性.为了在节约能源的基础上解决人们日常的供暖、供电、供冷问题,人们开始了冷热电三联供的方式,该方式以天然气为能源支撑,燃烧能源清洁,多梯度的进行利用,最大程度的提高利用率,对此本文进行相关分析,并以某具体的民用建筑为例进行相关介绍.
1.冷热电三联供的相关概念
冷热电三联供 , 即CCHP（CombinedCooling, Heating and Power）,该供能以天然气为主,通过天然气的燃烧带动内燃机发电机等设备运行[1],进行发电工作,产生的电能供给用户使用,其发电量足够用户的电量消耗,剩余的电量还可以并入电网.天然气燃烧会产生余热,将系统排出的余热进行在利用,即通过余热锅炉等设备进行余热的回收,充分利用余热的能量向用户进行供冷、供热.该功能方式通过一次能源燃烧就满足了整个供能系统的需求,利用率极高,大大节约了能源,实现的分梯度的能源利用方式.
自1998 年1 月1 日起实施的《中华人民共和国节约能源法》第三十九条就明确指出“国家鼓励发展下列通用节能技术：发展热能梯级利用技术,热、电,冷联产技术,提高热能综合利用率”[2].此后技术不断发展革新,逐渐走进人们的生活之中.
2.冷热电三联供的优点
2.1 节能环保
冷热电三联供是分布式能源的一种,一次燃烧可以多阶段分梯度供能,其综合利用率能够达到90%,较普通的燃烧供能相比,利用率大大提高,并且燃烧的是天然气,燃烧后产生二氧化碳和水,较为纯净,没有有害气体.
2.2 安全可靠
冷热电三联供系统的满足自身建筑的供能外,剩余的热量产生电能可以并入电网,供其他建筑使用.由于是建筑自己燃烧发电,所以不用担心雷雨天气破坏外部电网,建筑内部的电能供应将不受影响.
2.3 平衡能源消费
冷热电三联供的应用可以减少供能的用电量,增加天然气的使用量,使消费比例趋向合理化,减少了空调的消耗以及管路的消耗,提高利用率.
3.民用建筑冷热电三联供方案分析
冷热电三联供有两种工作方式,一个是根据建筑的电力需求来确定热的供应,另一个是根据建筑的热量需求来确定电的供应,不同的建筑有着不同的需求,因此在实际搭建该系统时要进行相应的考虑,本文以某民用建筑进行相关分析.
3.1 民用建筑的具体情况
该建筑面积为4.6 万m2,地下停车场1 万m2,地面建筑3.4 万m2,总高82m.该建筑采用冷热电三联供进行供能,将系统置于楼的外部,楼内需要分季节进行供冷和供热.供能面积为3.4万m2.
3.2 建筑内用电分析
当季节性用电时,即夏季需要供冷,冬季需要供暖,都配有相关的设施,冷热电三联供的工作系统负荷比较小,此部分不需要外部电能的接入.
当非季节性用电时,即春季和秋季既不需要供冷,也不需要供热,此时冷热电三联供并不工作,所以该部分需要向接入电网的电量.
通过以上的分析,在需要供能的季节电能由自身燃烧天然气所得,多余的电能可并入电网,不足的电能从电网引入,灵活控制.
3.3 建筑内负荷分析
建筑内需要功能的面积为3.4 万m2,其中夏季供冷需要4500kW,若这些能量全部通过剩余的能量,则持续输出的功率大约为3027kW.若是供热的话,需要3200KW,经过计算,需要供能2960kW.以上所述为季节性供能,当非季节性时,楼内耗电大概为1700kW,此时若是发电组工作的话,则会造成浪费,因为消耗量无法吸收掉全部的能量.因此楼内供能需要根据发电量来确定.
4.民用建筑冷热电三联供经济分析
对于中国的城市而言,大部分需要在夏季进行供冷,在冬季进行供热,对于民用建筑而言,有两种方案可以选择.一种为全部利用国家电网的电能进行供冷和供热,使用较为便利；另一种则是通过天然气燃烧,即冷热电三联供.将两种方案进行经济对比,短期来看,若是采用冷热电三联供的方案,前期需要投入一笔不小的资金来运行设备,这需要一定的经济能力支撑；而直接使用电网的电能则仅仅花费使用的电费,成本相对较低.从长期来看,冷热电三联供搭建完成后,在未来的时间内,可以采用自身的燃烧热进行供电、供暖和供冷,将大大降低电费的使用,并且并入电网的电还能盈利,并且从长远来看,该系统的环保效果、节能效果以及社会效益都远高于第一种方案.
4.1 冷热电三联供年发电量计算
本次设计的建筑采用两台机组进行供能,以每日8 小时的工作时间,每年200 天的供能日期,则每年工作的时间则为1600 个小时,设备工况按700kW 计算,则每年发电224 万kW.
并且通过余热进行供冷供热,所节约的电能折算为发电量,则大约为83 万kW,因此总计的发电量可以视为两者之和,即83+224等于307 万kW.
4.2 天然气的消耗量
目前天然气每立方米可产生36MJ 的能量,并且电能转化率为37%,根据上述发电量的计算,大约需要天然气60.5 万立方米,以单价3.61 计算,则需218.4 万元.
4.3 设备运行的相关费用
设备的运行需要维护,则需要相应的投入,其费用包含以下几个方面：设备维护的费用,工作人员的费用,设备的占有的场地费,相应的折旧费等,所用的费用综合考虑,算入发电单价,可得出大概为0.8 元/kW,而当地一般商用电价为0.89 元/kW.
通过以上的分析,采用冷热电三联供的方式,其用电比国家电网较低,但是差价并不是特别明显,总体优势并不能完全体现出来,并且投入回报相对较慢.但是该功能方式的具有很高的社会意义,若是政府能给予相应的补助,则社会效益将会很好的显现出来.
总结：
冷热电三联供是一种很好供能体系,具有能源利用率高,燃烧的能源较为清洁,具有极高的社会价值.应有于民用建筑的话,长远来看具有较好的效益.对于该供能系统,政府等相关组织应给予相应的支持,来进一步发展该供能方式,不仅对民用建筑有好处,而且能够减轻电网的负担,缓解用电高峰时期电网的压力,还能给予相应的电能供应.
民用建筑论文参考资料：
上文评论：此文是一篇适合不知如何写民用建筑和三联和热电方面的民用建筑专业大学硕士和本科毕业论文以及关于民用建筑论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料。
