供熱系統(tǒng)逐時(shí)負(fù)荷計(jì)算的分析

供熱系統(tǒng)逐時(shí)負(fù)荷計(jì)算的分析

0逐時(shí)負(fù)荷的計(jì)算三葉窗擠出系統(tǒng)（ceph）是一個(gè)基于能量級(jí)使用的多態(tài)分配系統(tǒng)，集冷、熱（冷、熱負(fù)荷、生活熱水）和發(fā)電過程于一體的多態(tài)分配系統(tǒng)。提高能源使用效率，減少碳化合物和有害氣體的排放。在進(jìn)行冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),冷熱負(fù)荷與電負(fù)荷的逐時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系直接影響到三聯(lián)供系統(tǒng)的配置與運(yùn)行,逐時(shí)負(fù)荷的準(zhǔn)確計(jì)算是三聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化配置與運(yùn)行分析的基礎(chǔ)。目前,建筑物逐時(shí)冷熱負(fù)荷的模擬計(jì)算,發(fā)展較為成熟,自20世紀(jì)60年代美國(guó)電力公司開始用計(jì)算機(jī)模擬建筑冷負(fù)荷以來,先后出現(xiàn)了大量模擬軟件,如美國(guó)的DOE-2、BLAST、EnergyPlus,英國(guó)的ESP-r,日本的HASP和清華大學(xué)的DeST等。然而,在建筑物逐時(shí)電負(fù)荷的模擬計(jì)算方面,研究相對(duì)較少,清華大學(xué)李輝在對(duì)不同建筑類型負(fù)荷基本構(gòu)成及變化特點(diǎn)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,提出利用“負(fù)荷因子”來反映不同建筑類型負(fù)荷的逐時(shí)變化特點(diǎn),并結(jié)合“設(shè)計(jì)負(fù)荷”概念,得出負(fù)荷計(jì)算的方法,雖然物理概念清晰,但計(jì)算難度較大。美國(guó)學(xué)者M(jìn)ichaelKintneMeyer提出的負(fù)荷系列法,將全年冷熱負(fù)荷的逐時(shí)變化利用對(duì)典型天負(fù)荷進(jìn)行三角變換而獲得,雖然計(jì)算簡(jiǎn)便,但物理概念不清晰,預(yù)測(cè)誤差較大。臧傳花提出的基于天氣分型的夏季逐時(shí)用電負(fù)荷預(yù)報(bào)模型,雖然對(duì)用電負(fù)荷做出了準(zhǔn)確預(yù)報(bào),但它針對(duì)的是宏觀預(yù)測(cè),不適用于三聯(lián)供系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的實(shí)際需要。本文基于對(duì)建筑冷熱電負(fù)荷調(diào)查研究的基礎(chǔ)上,采用日本三聯(lián)供設(shè)計(jì)手冊(cè)中的相關(guān)數(shù)據(jù),利用逐時(shí)能源負(fù)荷分?jǐn)偙壤姆椒?來模擬計(jì)算三聯(lián)供系統(tǒng)中的全年逐時(shí)冷熱電負(fù)荷。1模型中耗能的市場(chǎng)調(diào)查和分析冷熱負(fù)荷主要包括空調(diào)冷負(fù)荷、空調(diào)熱負(fù)荷以及生活熱水負(fù)荷,電力負(fù)荷主要由建筑物內(nèi)各種用電設(shè)備造成。電力負(fù)荷的大小及逐時(shí)變化特征與建筑物內(nèi)各種用電設(shè)備的安裝功率、設(shè)備的耗電性能及作息時(shí)間直接相關(guān)。由于建筑物內(nèi)用電設(shè)備的使用及人員的作息時(shí)間具有很大的隨機(jī)性,我們很難根據(jù)耗電設(shè)備來準(zhǔn)確預(yù)測(cè)逐時(shí)電負(fù)荷。因此,本文在進(jìn)行逐時(shí)冷熱電負(fù)荷計(jì)算時(shí),不考慮耗電設(shè)備的直接影響,而是在針對(duì)建筑類型進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)查研究的基礎(chǔ)上來進(jìn)行預(yù)測(cè)的。其步驟如下:(1)對(duì)建筑使用功能進(jìn)行分析;(2)對(duì)該氣候區(qū)域內(nèi)的同類建筑的能耗狀況進(jìn)行調(diào)查,得到單位面積的平均耗能量;(3)采用日本三聯(lián)供設(shè)計(jì)手冊(cè)中的相關(guān)數(shù)據(jù),利用小時(shí)能源負(fù)荷分?jǐn)偙壤姆椒?根據(jù)調(diào)查到的數(shù)據(jù),對(duì)逐時(shí)冷熱電負(fù)荷進(jìn)行模擬計(jì)算,其計(jì)算流程如圖1所示。2同時(shí)采用月平均熱電比、逐時(shí)分?jǐn)偙壤姆椒▉碛?jì)算以上海某賓館為例,該賓館位于浦東新區(qū),是一家待建的五星級(jí)賓館,建筑使用面積約為53330m2。在計(jì)算時(shí),本文調(diào)查了浦東某家典型五星級(jí)賓館的能耗消費(fèi)狀況,得到其單位面積月平均能耗指標(biāo),見表1。在表1中,該賓館的能源消費(fèi)分為4部分,分別為空調(diào)制冷能耗、空調(diào)供熱能耗、生活熱水能耗以及電力能耗。其中,空調(diào)制冷能耗、空調(diào)供熱能耗與生活熱水能耗逐月波動(dòng)較大,而電力能耗逐月變化不大,全年需求比較穩(wěn)定。在全年能耗指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)中,生活熱水能耗指標(biāo)最大,為1542.83MJ/(m2·a),空調(diào)供熱能耗指標(biāo)最小,為96.31MJ/(m2·a)。為了表征該賓館的熱電需求狀況,引入熱電比這一指標(biāo)。根據(jù)熱電比=(空調(diào)制冷+空調(diào)制熱+生活熱水)能耗/電力能耗,由表1數(shù)據(jù),可得到月平均熱電比,計(jì)算結(jié)果如圖2所示。由圖2可知,該賓館年平均熱電比為2.38,月平均熱電比10月份最小,為1.95,2月份最大,為2.94,全年大多數(shù)月份的熱電比都在2.00以上。其中,5月、9月、10月、11月熱電比相對(duì)較小,這是因?yàn)檫@幾個(gè)月正好處于過渡季節(jié),賓館耗熱量不大,而電力負(fù)荷卻需求平穩(wěn)。根據(jù)1kWh=3.6MJ,按照每月的實(shí)際天數(shù)(2月份取值28d),把表1的單位面積月平均能耗指標(biāo)換算成單位面積日平均耗電指標(biāo),見表2。由于在相似氣候區(qū)內(nèi),在相同的賓館等級(jí)條件下,賓館的逐時(shí)負(fù)荷分布具有相似的特征。考慮到國(guó)內(nèi)目前還沒有三聯(lián)供系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù),本文在計(jì)算時(shí),查找日本三聯(lián)供設(shè)計(jì)手冊(cè),可以得到五星級(jí)賓館逐時(shí)能源負(fù)荷分?jǐn)偙壤臄?shù)據(jù),見表3。在表3中,小時(shí)能源負(fù)荷分?jǐn)偙壤鶕?jù)冬季、夏季和過渡季節(jié)來分別設(shè)定,這是因?yàn)殡S著季節(jié)的不同,賓館的逐時(shí)冷熱電負(fù)荷存在明顯的差異。表3中,逐時(shí)分?jǐn)偙壤墙⒃谫e館實(shí)際需求的基礎(chǔ)上,經(jīng)過大量的市場(chǎng)調(diào)研統(tǒng)計(jì)出來的。冬季、夏季和過渡季節(jié)的逐時(shí)能源分?jǐn)偙壤謩e如圖3~圖5所示。3熱電比特性分析根據(jù)表2的逐月單位面積日平均耗電指標(biāo)和表3的逐時(shí)能源消費(fèi)分?jǐn)偙壤龜?shù)據(jù),編制計(jì)算程序,得到計(jì)算結(jié)果。該賓館的全年逐時(shí)冷熱電負(fù)荷分別如圖6~圖9所示,全年冷熱電負(fù)荷延時(shí)曲線如圖10所示,熱電比特性和熱電比時(shí)間數(shù)分布特征分別如圖11和圖12所示,單位面積月平均消費(fèi)結(jié)構(gòu)如圖13所示。在圖10中,總熱負(fù)荷=空調(diào)冷負(fù)荷+空調(diào)熱負(fù)荷+生活熱水負(fù)荷。由圖10可見,全年有穩(wěn)定熱負(fù)荷需求,且逐時(shí)熱負(fù)荷在絕大部分的時(shí)間里都大于電力負(fù)荷;根據(jù)圖12中的數(shù)據(jù),可知全年熱電比大于1.0的時(shí)間數(shù)為7426h。在圖11中,年平均熱電比為2.04,且熱電比基本上呈正態(tài)分布,熱電比最大區(qū)域1.5~2,占28.6%。根據(jù)上海市工程建設(shè)規(guī)范《分布式供能系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)程》的相關(guān)要求,該賓館適合導(dǎo)入CCHP系統(tǒng)。4供熱負(fù)荷的計(jì)算方法(1)主要探討了三聯(lián)供系統(tǒng)中的全年逐時(shí)冷熱電負(fù)荷的計(jì)算方法,采用日本三聯(lián)供設(shè)計(jì)手冊(cè)中的相關(guān)數(shù)據(jù),利用“逐時(shí)能源分?jǐn)偙壤钡姆椒?模擬計(jì)算了三聯(lián)供系統(tǒng)中的逐時(shí)冷熱電負(fù)荷;(2)計(jì)算方法的優(yōu)點(diǎn)在于,它可以同時(shí)計(jì)算出全年逐時(shí)冷熱電負(fù)荷,能夠很方便地統(tǒng)計(jì)出熱電比,這在很多負(fù)荷計(jì)算軟件中是做不到的;(3)根據(jù)本文介紹的計(jì)算方法,模擬結(jié)果的準(zhǔn)確程度在很大程度上取決于所調(diào)查建筑的能耗狀況是否具有