区域供冷供热项目中设计临时供冷供热系统的若干问题探讨

俞春尧， 杨国荣， 叶大法， 衣健光， 邵建涛

（华东建筑设计研究总院，上海2000 02）

0 引言

经济与能源、环境的协调发展已经成为当今社会迫切需要解决的问题。随着区域性经济开发区的不断增加，区域性能源系统整体规划的必要性显得越来越重要[1]。许多节能环保、能源综合利用、能源利用效率和能源利用安全性、可靠性较高的区域供冷供热项目正在规划实施中。本文对某高科技园区核心区区域供冷供热项目建设过程中设置临时供冷供热系统的必要性以及临时供冷供热系统设计过程中存在的一些问题进行了分析。

1 工程概况

某高科技园区总规划用地面积约467公顷，工作人口11.1万人，总建筑面积约328万m2。本区域供冷供热项目规划范围为该高科技园区核心区，核心区地块占地面积101万m2，建筑面积约128.8万m2，项目规划分两期实施，其中一期（即一号能源中心）供冷供热面积约为50万m2，二期（二号能源中心）供冷供热面积约为51万m2。

表1 项目初期完成一期能源中心建设投资效益分析表 万元

2 设置临时供冷供热系统的必要性

按规划该核心区整体开发进程时长接近15年。随着整体开发进度的不断向前推进，各地块建筑陆续建成并相继投入使用。在区域内将建设两个能源中心，由专门的能源公司运营管理，售冷、热能给区域内各建筑物使用而获取利润。

本区域供冷供热项目规模较大，能源中心投资较大。经估算一期能源中心投资约1375 8万元，配套设施投资约2680万元。二期能源中心投资约1711 2万元，配套设施投资约2936万元。区域管网投资约3500万元。项目资金筹措方案：总投资的75%来源于贷款，剩余25%来源于自有资金。

若该项目初期即完成一期能源中心、配套设施及区域管网的建设，其总投资费用为1993 8万元，其中自有资金为4985万元，贷款资金为1495 4万元。投资效益分析[2]见表1。

由表1可见，若一期能源中心一次性建设完成，项目运营期初期几年，由于使用率低，能源公司营业收入少，在承担高额银行利息及设备折旧费用后，税前利润均为负值，直到第四年以后逐渐开始盈利，经济性很差。若在项目初期建设临时能源站，由表2可见，项目初期使用率较低的情况下，能源公司仍能产生一定的利润。

对于建设周期比较长的区域供冷供热项目，在项目建设最初的几年，建设临时供冷供热系统可降低初

预计该区域供冷供热系统初期使用率为20%，每年以10%递增。该项目收费分两部分组成：1）年基本费，办公建筑为：30.46元/m2/a，商业建筑为：45.0元/m2/a；2）能源使用费统一按照0.28元/kWh收取。期投资费用，在满足初期供冷供热需求的前提下，还可减少设备闲置带来的折旧费用，同时保留供冷供热扩容能力，满足随开发进度不断增加的冷热用能需求。最应强调的是，除了部分管道和管配件外，临时能源站采用的主要设备均为将来永久区域能源中心设备的一部分，均可用于永久能源中心项目。

表2 项目初期建设临时能源站投资效益分析表 万元

3 永久能源中心及临时能源站系统方案确定

3.1 永久能源中心系统配置

区域供冷供热系统应充分发挥可再生能源、电力和天然气等多种能源互补的优势，体现节能、低碳和绿色环保等社会效益[3]，采用多种供冷供热方式耦合的能源设计方案。该高科技园区核心区规划中的区域能源中心紧邻大片绿地，可以利用公共绿地布设地埋管换热系统。该区域永久能源中心供冷供热方案采用燃气分布式供冷供热系统、直燃型溴化锂吸收式冷热水机组、电制冷冷水机组、地源热泵机组及水蓄冷装置等产能设备。该区域永久能源中心（一期）主要产能设备配置见表3。永久能源中心水系统采用二级泵系统，一级泵定流量运行，二级泵变频变流量运行。区域管网与末端用户之间采用板式换热器隔开，以保证区域各建筑物之间水系统相互独立，保证能源中心水系统工作压力不至过大。

表3 一期能源中心主要产能设备配置

3.2 临时能源站系统配置

临时能源站系统应能满足区域内建筑物初期（3～4 a）用能需求，有效控制初期投资。为了使临时和永久能源中心综合经济性更好，临时能源站所用设备必须是永久能源中心的一部分，且应选择相对单一又可供冷、供热的设备，如直燃型溴化锂冷热水机组、风冷热泵机组等。临时能源站主要设备见表3（“*”表示部分）。临时能源站产能和输配能系统还应具有以下特点：1）随区域负荷不断增加可增加供冷供热设备；2）供冷供热设备控制简单，可就地手动控制；3）水系统方式和用户接入方式与永久能源中心相同。

4 临时能源站设计若干问题考虑

4.1 临时能源站选址

临时能源站应设置在规划中的永久能源站用地范围内，由于该供冷供热站为初期临时建筑，必须保证所选地址在供冷供热需要的时间内不作它用，还不能影响永久能源中心建设。临时能源站一般不采用设置在地下室内的方案，宜建于地面，最大可能降低土建费用。临时能源站周围应设置围墙，保证系统安全。

4.2 系统供冷供热参数

根据规划，该区域内初期投入使用的建筑物总冷、热负荷分别为20140 kW和14950 kW。考虑入住率，临时能源站供冷能力可满足总需求能量的60%，同时预留适当的扩容能力。

区域内末端用户要求空调冷水供回水温度为7℃/14℃，热水供回水温度为50℃/40℃。能源中心冷水供回水温度设计为5.5℃/12.5℃，热水供回水温度设计为52℃/42℃。

4.3 循环水泵参数

临时能源站水系统采用二级泵系统，一级泵与溴化锂机组一对一配置，随着区域负荷增加，溴化锂机组和一级泵可一对一同步扩容；二级泵应能满足整个区域输配管网的循环阻力。

临时能源站一级循环泵共三台（两用一备），流量660 m3/h，扬程25 m H2O。

临时能源站二级循环泵共三台（两用一备），流量660 m3/h，扬程为37 m H2O。该区域供冷供热管网路最远管路管长约2400 m，管路设计沿程阻力≤100 Pa/m[4]。

4.4 定压膨胀设备参数

临时能源站水系统设置定压膨胀装置。临时能源站供冷供热范围较大，管网水充注量有可能随各个地块的投入使用而不断增加，因此定压膨胀装置应根据整个区域投入使用后的管网水充注量选型且可扩容，降低临时能源站投资费用。

该区域供冷供热管网水充注量约2500 t，按下式[5]计算得水系统最大膨胀水量约为30 m3。临时能源站定压膨胀设备有效膨胀容积设计为31.5 m3。

式中 Vc—系统水容量，m3；

ρo—水的起始密度，kg/m3，供热时可取水温5℃，供冷时可取水温35℃；

ρm—系统运行时水的平均密度，kg/m3。

项目区域供冷供热管网末端用户均设置板式换热器，所以区域供冷供热水系统最大水位高度差不大于30 m，临时能源站定压膨胀设备定点压力设为0.50 MPa。

4.5 其他问题

如临时能源站内的设备露天放置在地面设备基础上，则水泵、定压装置、加药装置等设备均应按防雨要求选型与设置。直燃型溴化锂冷热水机组应设置在能遮雨的临时构筑物内。

5 结语

从经济性分析，对于开发周期较长的区域，开发初期建设临时供冷供热系统是可行的，也十分必要。临时能源站所用的主要设备应是永久能源中心的一部分，在永久能源中心站房建设完成后，临时站房中的主要设备可移入永久站房。临时能源站房的选址应在永久能源站房的规划区域内，且不能影响永久站房的施工建设。

[1]马钧，陈进，李春蝶，等.区域供冷系统设计分析[J].暖通空调，2012，42（3）：12～16.

[2]吴静.项目决策分析与评价[M].北京：中国计划出版社，2012.

[3]孙培勇，王砚，由玉文，等.区域供热供冷系统的现状和发展[J].煤气与热力，2012，32（8）：A 01～A 05

[4]全国民用建筑工程设计技术措施/暖通空调·动力[M].北京：中国计划出版社，2009.

[5]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].2版.北京：中国建筑工业出版社，2008.