楼宇热、电、冷负荷模拟及特点分析.pdf

第3 8 卷 第2 期 有 色冶金设计与 研究 2 0 1 7 焦 4 月 楼字热、电、冷负荷模拟及特点分析 林欢欢 ( 中国瑞林工程技术有限公司，江西南昌3 3 0 0 3 8 ) 摘要 利用D O E 一2 软件模拟了不同建筑在不同地区全年逐时热、电、冷负荷。结果表明：电负荷和冷 负荷需求最大的是医院用户，热负荷需求最大的是宾馆用户办公大楼和学校对热、电、冷负荷需求近似；宾 馆年热电比在2 0 2 8 范围内变化，医院年热电比在0 5 。1 4 范围内变化，办公大楼和学校年热电比在0 3 1 0 范围内变化。 关键词 楼宇热电冷联产系统；D O E 一2 软件；负荷模拟；逐时负荷；热电比 中图分类号：T U 9 9 5文献标识码：B文章编号：1 0 0 4 4 3 4 5 ( 2 0 1 7 ) 0 2 0 0 4 3 0 3 S i m u l a t i o no fB u i l d i n gH e a t - P o w e r - C o o l i n gL o a d sa n di t sC h a r a c t e r i s t i cA n a l y s i s L I NH u a n h u a n ( C h i n aN e f i nE n g i n e e r i n gC o ，L t d ，N a n e h a n g ，J i a n g x i3 3 0 0 3 8 ，C h i n a ) A b s t r a c tD O E - 2s o f t w a r ei su s e dt os i m u l a t et h eh o u d yh e a t ，p o w e ra n dc o o l i n gl o a d so fd i f f e r e n tb u i l d i n g si nd i f f e r e n tr e g i o n s f o raw h o l ey e a r T h er e s u l ts h o w st h a tt h el a r g e s td e m a n do fp o w e rl o a da n dc o o l i n gl o a di sh o s p i t a lu s e r , t h el a r g e s td e m a n do fh e a t l o a di sh o t e lu s e r , o f f i c eb u i l d i n ga n ds c h o o lh a v ea na p p r o x i m a t ed e m a n do fh e a t p o w e r c o o l i n gl o a d s A n n u a lh e a t p o w e rr a t i oo f h o t e li sc h a n g e di nt h er a n g eo f2 0 - 2 8 ，a n n u a lh e a t p o w e rr a t i oo fh o s p i t a li sc h a n g e di nt h er a n g eo f0 5 - 1 4 ，a n da n n u a lh e a t p o w e rr a t i oo fo f f i c eb u i l d i n ga n ds c h o o li sc h a n g e di nt h er a n g eo f0 3 1 0 K e y w o r d sb u i l d i n gc o g e n e r a t i o nc o o l i n gh e a t i n ga n dp o w e r ( C C H P ) s y s t e m ；D O E - 2s o f t w a r e ；l o a ds i m u l a t i o n ；h o u d yl o a d ；h e a t p o w e rr a t i o 楼宇热电冷联产系统( B u i l d i n gC o o l i n gH e a t i n g a n dP o w e r ，B C H P ) 方案设计及运行模式的选择是一 个复杂的问题，由于设备的多样性导致系统方案设 计的多样性，负荷的不确定性导致运行模式的多样 性。目前国内投入运行的燃气热电冷联产系统普遍 存在经济效益差的问题【l - 4 1 ，主要原因是对用户负荷 预测偏差较大，导致系统方案的设计及运行模式的 选择不够合理。 实际热、电、冷负荷是逐季节、逐时变化的，为使 联产系统经济上可行，首先要对用户负荷特点进行 分析，然后根据建筑物全年逐时的负荷情况来确定 最经济的联产系统方案并考虑全工况下的运行模 式。本文主要分析典型用户逐时负荷、月负荷、年负 荷及年平均热电比的特点。 1 楼宇热、电、冷负荷模拟 常规热、电、冷负荷是根据制冷冷指标、采暖热 指标、电指标及建筑物面积来估算，往往比实际负荷 偏大，由于热电冷联产装置高额的投资，为使经济上 可行，要根据建筑物全年逐时的负荷情况来确定最 合理经济的系统方案及运行模式，因此确定用户全 年逐时热、电、冷负荷就显得尤为重要。 D O E 一2 是美国一款模拟建筑物热、电、冷负荷 的软件，本文在B C H P s c r e e n i n gt o o l 平台上利用 D O E 一2 软件模拟了医院、宾馆、办公大楼、学校4 种 建筑类型分别在严寒、寒冷、夏热冬冷、夏热冬暖4 种地区的全年逐时热、电、冷负荷，并将其建成负荷 数据库及绘制成曲线。本文以寒冷地区4 类用户为 例，其它地区分析方法类似，在本文中就不逐一详细 收稿日期：2 0 1 6 1 1 - 0 8 作者简介：林欢欢( 1 9 8 4 一) ，女，工程师，主要从事热能与动力工程专业设计与研究工作。 万方数据 4 4 有色冶金设计与研究第3 8 卷 分析。图1 为模拟的寒冷地区宾馆全年逐时热、电、 冷负荷。 3 0 2 5 t 2 0 1 5 鋈1 0 脚5 0 017 5 335 0 552 5 770 0 987 6 1 时间h ( a ) 电负荷 $ 蘸_ ： U l ，b JJ5 0 502 5 l，0 0 9S 6 l 时间h ( b ) 热、冷负荷 图1寒冷地区宾馆全年逐时热电冷负荷 图1 ( b ) 中供暖热负荷不包括热水负荷，热水 负荷为2 0W m ，全年供应。从图l 中可以看出： 寒冷地区宾馆在春秋季无供暖负荷及冷负荷需 求，在供暖期热负荷需求很大，在制冷期冷负荷需 求很大。 2 逐时负荷特点分析 以制冷期典型日和供暖期典型日为代表来说明 在寒冷地区不同建筑类型的负荷特点，如图2 所示。 5 0 童4 0 墨3 0 蓑2 0 脚1 0 O l O O q8 0 口 壶6 0 挺4 0 g 豢2 0 0 l35791 11 3 1 5 1 7 1 9 2 12 3 时间h 院 馆 公大楼 校 l3579 1 31 5 1 7 1 92 12 3 时间h ( b ) 供暖期典型日热负荷 楼 。8 7 。0 嚣 囊嚣 佥2 1 。0 O 13579l l 1 31 5 1 7 1 92 12 3 时间h ( c ) 制冷期典型日冷负荷 大楼 图2 不同用户日电、热、冷负荷 图2 ( a ) 说明：医院和宾馆为全天工作，医院从 上午7 点到晚上8 点电负荷较高，宾馆从上午6 点 到晚上1 1 点电负荷较高。其余时间电负荷较低；办 公大楼工作时段为上午7 点到晚上8 点，学校工作 时段为上午8 点到晚上1 0 点，办公大楼和学校日电 负荷呈现正态分布特性，在工作时段，电负荷较高， 非工作时段没有电负荷；不同用户电负荷变化很大， 总体上医院电负荷最大，其峰值负荷达到5 0W m - 2 ， 办公大楼和学校次之，宾馆电负荷最低，其峰值负荷 为2 5W m 之。 图2 ( b ) 说明：宾馆、办公大楼、学校均在上午8 点热负荷最大。其峰值负荷均达到8 0W m 。2 ；宾馆 全天有热负荷，在早上6 点到晚上1 2 点热负荷较 高；办公大楼和学校在工作时段热负荷较高，非工作 时段没有热负荷：医院全天有热负荷，从上午7 点到 晚上8 点热负荷均在3 5W m 之左右，其余时间，热 负荷均在2 0W m 五。 图2 ( C ) 说明：医院、宾馆、办公大楼、学校日冷 负荷均呈现正态分布特性。在早8 点到晚8 点冷负 荷较高：医院和宾馆全天都有冷负荷，办公大楼和学 校在非工作时段没有冷负荷；不同用户冷负荷变化 很大，总体上医院冷负荷最大，其峰值负荷达到7 0 W m 之办公大楼和学校次之。宾馆冷负荷最低其峰 值负荷为4 0W m 之。 3 月负荷特点分析 以寒冷地区为例，分析不同建筑类型的月平均 电、热、冷负荷特点，如图3 图5 所示。 i234567891 0l l1 2 月份 图3 不同用户月平均电负荷 加0 船 晕； m 0 7Iu￥g争 万方数据 第2 期 楼宇热、电、冷负荷模拟及特点分析 4 5 4 0 q = 3 0 ：- ! 2 0 = 莲 囊il O O 5 。 _ 兰4 0 壶3 0 董。 佥l 。 、 + 医虢 l2 34j67891 01 ll ! 月份 图4 不同用户月平均热负荷 1234。 岛秽 8911姑 图5 不同用户月平均冷负荷 由图3 可知：医院、宾馆、办公大楼全年电负荷 比较稳定，学校7 月、8 月电负荷较低。其余月份电 负荷比较稳定，因为学校7 、8 月处于暑假期：不同用 户电负荷相差很大，总体上医院电负荷最大为3 5 W m - 2 左右，办公大楼和学校电负荷近似，为2 5W m 之 左右，宾馆电负荷最低，为1 3W m 。2 左右。 由图4 可知：用户在1 月、2 月、1 1 月、1 2 月热 负荷比较高，5 月到1 0 月没有供暖热负荷，宾馆和 医院有热水负荷，分别为2 0W m 2 和1 0W m 2 左 右办公大楼和学校没有热水负荷；不同用户热负荷 相差很大，总体上，在供暖期宾馆热负荷最大，为3 0 W m - Z 左右，医院热负荷为2 5W m 。2 左右，学校热 负荷为1 7W m 之左右，办公大楼热负荷最低，为1 3 W m 之左右。 由图5 可知：宾馆、办公大楼、学校在7 月、8 月 有冷负荷，医院在7 月、8 月、9 月有冷负荷，其余月 份无冷负荷；不同用户冷负荷相差很大，在制冷期医 院冷负荷最大，为4 4W m 之左右，办公大楼和学校 冷负荷近似，为3 5W I T I 之左右，宾馆冷负荷最低，为 2 4W m 之左右。因为宾馆建筑物的严密性较其它三 种用户好。 4 年负荷特点分析 确定用户全年逐时热、电、冷负荷对联产系统的 设计和优化很重要，分析用户热电冷负荷之间的关 系也同等重要。根据上述模拟的负荷得到4 种不同 建筑类型在4 类地区的年电、热、冷负荷及热电比， 如表1 、表2 所示。 表1 年平均电、热、冷负荷 W m 之 由表1 可以看出：在同一地区，不同用户年平均 电负荷由大到小依次为医院、办公大楼、学校、宾馆， 供暖期平均热负荷由大到小依次为宾馆、医院、学 校、办公大楼，制冷期平均冷负荷由大到小依次为医 院、学校、办公大楼、宾馆：对于同一用户，不同地区 年平均电负荷和制冷期平均冷负荷由大到小依次为 夏热冬暖地区、夏热冬冷地区、寒冷地区、严寒地区， 供暖期平均热负荷由大到小依次为严寒地区、寒冷 地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区。 由表2 说明：在同一地区，对于供暖期热电比， 宾馆用户最大，医院、办公大楼和学校近似，对于制 冷期冷电比，宾馆用户最大，办公大楼和学校近似， 医院最小，对于全年平均热电比，宾馆用户最大，其 次为医院用户，办公大楼和学校近似，且为最小值； 对于同一用户不同地区供暖期热电比由大到小依 次为严寒地区、寒冷地