124基于负荷特性的指标评价区域供冷系统节能性探讨

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1、基于负荷特性的区域供冷系统节能性探讨上海交通大学彭友辉连之伟摘要区域供冷技术在国内多个重大项目中得以应用，但是从实际运行效果来看节能性并不理想，造成这种结果的原因可以很大程度上归结于忽视了区域供冷技术的应用必须建立在良好的区域负荷特性基础上。因此，本文通过理论分析区域负荷特性对区域供冷系统能耗的影响，探讨在已有的“供冷半径”概念上提出了区域负荷特性指标这个综合概念，用于评价区域供冷能效以及实现节能性所需具备的负荷特性条件。关键词区域供冷区域负荷特性EER供冷半径区域供冷DCS(DistrictCooling

2、System)是指对一定区域内的建筑群，由一个或儿个制冷站集屮制取冷水通过区域管网输配到各单体建筑川户内,为川户捉供冷量服务的空调冷热源系统。国内在建和已建成的大型项目包括中关村、广州大学城两个单供冷项目，以及上海世博园、大连小平岛和星海湾、南京鼓楼软件园等区域供冷供热项目〔I。但是文献［6］指出目前已建成投入运行的DCS运行情况并不理想,多数项H存在售冷价过高的问题，大部分区域供冷系统销售冷价为0.6〜1.0元/(kW・h),绝大部分超过0.7元/(kWh),按当地参考电价与冷价Z比得出参考制冷系数COP

3、(CoefficientofPerformance)值在1.0左右，低于家用空调器2.5左右的COP值。面对这样的实际应用效果，不免讣人质疑区域供冷的节能价值和应用前景。在不考虑区域供冷对优化城市能源结构和环保等方血的作用，只分析其能效情况对以发现能效高低主耍取决于集中冷源对带来的冷源效率提升，同区域输配系统所带来的循环水泵功耗和冷量损失的增加之间的抵消结果。对此，文献［7必］分别阐述了各自的观点，认为其不节能的理由主要在于受冷负荷特征和供冷技术的限制，系统输配能耗和冷量损失变得很显著,而认为其节能的理由主

4、要在于冷源集屮带来的大型化、规模化，以及废热、未利用低需位能源可以集中利用带来的冷源效率提高。文献［8］从设备效率角度通过对主机能效和输配系统损耗等的分析，认为离心式区域供冷系统能效比EER(EnergyEfficiencyRatio)的合理范围为3.06〜3.42,i苛于分体空调和VRF(VariableRefrigerationFlow)系统。既然不是区域供冷技术木身的缺陷，那么国内不成功的区域供冷项目的原因就只能归结于项目自身特点。文献［7］在对比国内区域供冷项目与日本两个案例时，发现国内项目存在容积

5、率低,管网规模大,以及长时间处丁•低负荷率等问题。上海某住宅小区采用区域供冷供热技术实测数据也证明了住宅用户太分散导致管道长、负荷密度低以及低负荷率等问题，导致了系统长期处丁•低效状态⑵。可以发现这些影响因素都与供冷区域自身的负荷情况有关，山于DCS山冷源(冷站)、区域输配系统和末端用户3部分组成，因此，可以认定除了冷源和输配技术设备因素外，区域内的负荷情况不理想也会导致区域输配能耗和冷量损失突出，无法体现冷源集中带来的好处。那么什么区域负荷条件下才适合于采用区域供冷呢？针对这个问题木文提出了“区域负荷特性

6、”这个综合概念，通过对区域供冷系统能耗的分析，在区域负荷特性中找出对能效产牛关键影响的参数，用于建立评价区域供冷实现节能性所需具备的区域负荷特性指标。在不同冷源和输配系统配置情况下，这些指标对区域供冷能耗和节能性的影响显著性和定量关系，以及采用区域供冷技术实现节能性的适宜范围等问题将另外撰文讨论。1区域负荷特性1.1区域负荷特性指标的提出区域负荷特性指标包括从供冷区域内各用户的分布位置和各用八动态负荷需求，以及各用户综合作用下的区域动态负荷盂求中，提炼出一套与区域供冷能耗和节能性密切相关的负荷特性指标用于区

7、域供冷适用性分析。针对区域负荷特性指标概念，国内的研究很少,一般认为区域供冷系统适用于“高负荷密度、高容积率、高负荷率”区域，但是无定量研究，仅少量文献探讨了区域供冷合理的“供冷半径”范围

8、2川。文献［10-11］的研究针对某个特定区域供冷项日案例，该区域的峰值负荷、负荷率等负荷条件作为隐含条件包含在分析中，讨论主要集中在不同管网长短、保温效杲以及设计供回水温差等条件下“供冷半径"对输配能耗和冷量损失的影响，以及该供冷区域适宜的供冷半径。这样得出的结论未考虑区域负荷条件对供冷系统能耗和冷量损失的影响，无法全

9、面准确地评价系统的能效，同时分析对象是特定项R案例，通用参考性不强。从工程实际应用角度考虑，区域供冷项1=1分析时的负荷预测一般只是建立在规划层血上的预测，受未知不确定性因索太多的影响，即使在建筑负荷模拟技术已比较成熟的情况下要得到较为准确的区域负荷情况也非常困难。在区域负荷不能准确预测情况下，通过把区域负荷情况简化成儿个对能效和节能性有关键性影响的指标,可以方便工程分析。1.2区域供冷系统能耗和能效特点在区域供