發布地址: 河北
摘要?在商業綜合體中利用商業內區穩定的余熱通過板式換熱器換熱后作為辦公水源多聯機空調系統的熱源,辦公水源多聯機供暖排出的冷量熱交換后作為商場內區空調的冷源,實現商辦余熱回收。利用此系統可以大幅減少冬季辦公真空熱水機組及商業冷卻塔的運行時間。具有很好的節能減排示范效應。
關鍵詞?商業綜合體 ?水源多聯機系統 ?內區商業 ?余熱回收 ?節能減排
Application of waste heat recovery of commercial complex in water source multi online system
Yao Guocai★,Tang Yonghui,Li Fangfang and Cui Daliang
Abstract??In the commercial complex, the stable waste heat in the commercial area is used as the heat source of the office water source multi online air conditioning system after heat exchange through the plate heat exchanger, and the cold energy discharged from the office water source multi online heating is used as the cold source of the air conditioning in the shopping mall after heat exchange, so as to realize the waste heat recovery of the commercial office. This system can greatly reduce the running time of office boilers and commercial cooling towers in winter. It has a good demonstration effect of energy conservation and emission reduction.
Keywords??Commercial complex,Water source multi-line system,Inner District Commercial,Waste Heat Recovery,energy saving and emission reduction
★ Greenton Architecture Design CO. , Ltd.,Hangzhou,China
?0 ?引言
隨著經濟高速發展,一二線城市商業綜合體項目日益增多,由于其體量大、業態多、能耗高等特點已成為建筑節能關注的重點。商業綜合體內的內區商鋪在冬季受室外氣候影響較小,同時室內產生大量穩定的燈光、設備發熱以及變化的人員負荷[1]。我們對同類型商業綜合體實測中也發現了在冬季就餐時間,餐飲區域產生大量的熱量。上述冷負荷一般會通過冷卻塔免費供冷的方式來獲得冷源,大量室內余熱通過冷卻塔排出室外。如何通過一種技術措施回收這部分余熱將是商業綜合體節能設計的一個思路。本文結合項目本身特點提出了一種適合商業綜合體冬季余熱回收的系統,并對此系統進行詳細負荷分析、經濟分析及控制策略探討。1 ?項目概況
本商業綜合體位于杭州,地上總建筑面積約15萬㎡,地下總建筑面積約10萬㎡,建筑高度130m,地下6層。地上分為兩個塔樓及一個裙房,其中塔樓A建筑高度130m,地上26層,9層及以上為辦公,以下為商業mall;塔樓B建筑高度130m,地上28層,8層及以上為酒店,以下為商業mall;商業mall地上7層局部8層,地下2層。該項目商業mall總建筑面積約為8.8萬m2,辦公約為3.2萬m2,酒店約為3.8萬m2。其中商業及辦公后期由一個物業管理,酒店單獨管理。?
圖1 ?商業綜合體效果圖
2 ?系統設計
本項目商業部分空調冷熱源采用電動離心式冷水機組及燃氣真空熱水機組,采用冷卻塔免費供冷,水系統采用四管制。辦公部分結合建筑立面效果及空調使用靈活、計費獨立需求,經綜合比較采用水冷變冷媒流量一拖多空調系統(以下簡稱水源VRF)。辦公空調按單元設置系統。根據項目功能特點,冬季辦公需供熱而商業內區則需供冷,考慮到商辦歸屬于同一家物業管理,且技術上辦公水源VRF在冬季對水源側溫度需求范圍廣。故本項目除了設置兩套商業免費供冷水-水板式換熱器10用于辦公非工作期間商業內區冷卻塔免費供冷外,另設兩套商、辦水-水板式換熱器9用于商業內區冷水與辦公水源VRF水源側進行換熱,把冬季商業內區的余熱通過商、辦水-水板式換熱器9換熱后作為辦公水源VRF的熱源。如此可減少辦公熱水機組的使用時間,達到節能減排目的。具體系統圖詳圖2,圖2中的標記詳表1附圖編號對應表。3 ?商、辦負荷分析
3.1 ?辦公負荷分析
商、辦室內設計參數詳表2。按照浙江省公共建筑節能設計標準DB33/1036-2021[2]中建議的辦公人員逐時在室率及空調運行情況設定,通過某軟件計算后得到辦公全年熱負荷統計柱狀圖(圖3)。該柱狀圖統計了所有日平均溫度低于設計溫度的全部時間,由此導致實際能耗統計偏高。圖3中辦公的熱負荷在3月中下旬以后,12月初以前分布極不穩定,12月初至次年3月中旬熱負荷穩步上升至1月底達到峰值后穩步下降。結合圖3辦公全年熱負荷特性,參照當地全年逐時氣象參數,并調研杭州當地辦公冬季實際供熱情況后確定本項目辦公供熱時段為12月5日至次年3月15日約100天。另外杭州地區民營經濟活躍,辦公物業在工作日晚上及周末加班情況比較普遍。根據本項目商辦實際運營情況,對辦公人員逐時在室率及空調逐時運行情況進行重新設定詳表3。結合商業運行時間為每天10~22點,確定辦公實際熱回收時段為周一至周五10~22點,周末10~18點。通過軟件計算得出冬季該熱回收時段內實際辦公熱負荷統計圖4。并查得辦公最大熱負荷出現在1月30日10點為1406kW,當天逐時熱負荷數據詳表4,最小熱負荷出現在3月15日21點為56kw,當天逐時熱負荷數據詳表4。3.2 ?商業負荷分析
按照浙江省公共建筑節能設計標準DB33/1036-2021[2]中建議的商場人員逐時在室率及設備照明逐時使用率,結合項目本身經營特點設定商業逐時運行信息表(詳表5),通過軟件計算后得到商業從12月5日至次年3月15日期間冷負荷統計柱狀圖(圖5),從圖5中得到內區商業最高冷負荷出現在每天的19點為2301kW,逐時冷負荷數據詳表6。本項目設計時把所有內區商業的新風根據平面布置獨立劃分為幾套系統,如此冬季可直接利用室外新風承擔部分內區商業余熱。由于項目物業高端,為保證送入新風具有較高的舒適度,故室外新風預先處理到15℃后送入室內。扣除新風承擔的部分冷負荷外,內區商業逐時余熱數據詳表7。表7的余熱需由室內末端來承擔。根據某廠家提供數據,在室內溫度20℃,相對濕度30%條件下,1700風量規格的風盤在供水溫度15.5℃條件下能夠滿足室內最不利時段供冷需求。由此當商業冷水側供水溫度低于15.5℃時由辦公水源VRF提供冷量,當商業冷水側供水溫度高于15.5℃時打開冷卻塔環路同時供冷。4 ?商、辦熱回收控制策略
根據商、辦工作時間及負荷分析結果,可以確定商辦熱回收系統具有5種運行模式,其控制策略如下表8,控制策略對應系統圖詳圖6:5 ?商、辦余熱回收經濟性分析
通過幾家水源VRF設備廠商提供的技術資料了解到水源VRF冬季水源側溫度需求范圍很廣,可在5~50℃范圍內運行。考慮到水源VRF主機安全運行并結合商業免費供冷所需進水溫度要求,本項目設定水源VRF主機冬季進水溫度控制在12℃及以上。以標準層辦公單元選型20HP水源VRF主機為例,在室內氣溫20℃,水源側進水溫度12℃條件下,水源VRF主機制熱COP為5.03。結合表4熱回收時段辦公工作日最大及最小逐時熱負荷數據扣除對應水源VRF主機功率后得到水源VRF主機水源側在辦公工作日熱回收時段的最大及最小逐時補熱量,詳表9。由表9得到辦公工作日熱回收時段最大補熱量出現在1月30日10點為1126kW,最小補熱量出現在3月15日21點為44kw。對比表7、表9得出在辦公最大熱負荷日10:00~12:00、15:00~17:00時段及辦公最小熱負荷日10:00~11:00時段其商業余熱小于水源側補熱量,其余時段商業余熱均可完全滿足辦公水源VRF系統補熱需求。5.1 ?辦公節省燃氣量計算
為簡化計算模型,由表8、表10分析得出,辦公回收商業余熱量由三部分組成:第一部分10:00~11:00,辦公回收全部商業余熱。第二部分11:00~12:00、15:00~17:00,辦公隨室外氣象參數及時間變化部分或全部回收商業余熱,此余熱量可簡化為按對應時段辦公最大補熱量與辦公最小補熱量取平均值后與對應時段商業余熱比較后兩者取小值計算;第三部分剩余時段,回收部分商業余熱,此余熱量可按辦公最大補熱量與最小補熱量取平均值。周末由于辦公熱負荷在冬季供熱時段占比非常小,故不計算內。由此可得出工作日冬季辦公逐時平均熱回收量表10。5.2 ?商業節電量計算
本項目設計利用夏季的1臺冷卻塔(流量850m3/h,電量18.5x2kW)及1臺冷卻水定頻泵(流量770m3/h,揚程30m,電量90kW)即可滿足冬季商業供冷需求要求。利用辦公水源VRF冬季供熱的排冷作為內區商業的免費冷源,可以減少商業冷卻塔及冷卻水泵的運行時間。下表11為辦公工作日逐時平均熱回收量下的冷卻水泵及冷卻塔節省的電量。6 ?結語
冬季通過水-水板式換熱器把商場內區的余熱,主要包括:人員、燈光、設備、食物等產生的發熱量,轉移為辦公水源VRF冬季補熱熱源,把辦公水源VRF冬季供熱的排冷轉移為商業內區的空調冷源,實現商、辦余熱回收。通過此熱回收系統可以最大限度的減少辦公真空熱水機組及商業冷卻塔、冷卻水泵的運行時間。可以大幅節約運行成本獲得較好的經濟效益,同時能夠有效降低碳排放,達到良好的社會效益。7 ?參考文獻
[1] 李明. 商業內區冬季利用新風制冷可行性分析[J]. 中國住宅設施,2015,(01):108-110.
[2] 浙江大學建筑設計研究院有限公司.公共建筑節能設計標準:DB 33/1036—2021[S]. 北京:中國建材工業出版社, 2021:54-57.
文章來源:
作者 | ?浙江綠城建筑設計有限公司 ?姚國財☆ ? ?唐勇輝 ?李芳芳 ?崔大梁
來源 | 2022年浙江省暨杭州市暖通空調動力學術年會論文集
主講郭鵬老師介紹:
??從事暖通空調設計行業25年,專職做咨詢培訓10年,創立“郭鵬學暖通”品牌,在多個平臺講課。高級工程師。廣東某高校本科課程設計校外指導老師,河北省節能協會專家,河北省農業財政項目評審專家,河北省綠色產業協會綠色制造專家、河北省質量信息協會專家,湖北省團體標準化發展聯盟評審專家、知網、知網星云評審專家,浙企采、復旦大學、山東大學、山西師范大學、國信、龍標、中船、航天電子、華建聯、廣西東創、南水北調、國藥、中航、華潤、中科正創、中瑞、信e采、東風電子、湖北聯投、通用技術、南方數字、杭鋼、南陽數字、中工、齊魯觀水、中化能源、中國招標與采購網、科信、中優采、中糧E采、中化商務、中信等評審專家,武漢科技局、寧波科技局、深圳科技局、南昌科技局、山西科技廳、北京市科委、天津市科委、廣西科技廳、廈門科技局、重慶科技局、中山科技局等科技專家,專知智庫專家,博庫專家,EESIA(綠色低碳)專家,科創中國專家、技術經理人,中國電子學會講師專家等,上海科技成果評價研究院專家,《智能建筑與智慧城市》雜志智庫專家,山西華廈智庫專家,廈門土木建筑學會專家,《北方建筑》審稿專家、《發明與創新》雜志科普專家,四川科協技術技能人才、科普工作者、科技管理工作者。
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