燃气直燃发动机在建筑物冷热源中的应用研究

燃气直接燃烧器在河北热源2014年的新能源及其在建筑冷热源中使用燃气直接燃烧发动机的应用研究（北京理性能源利用评估中心，北京100029）国民经济和社会发展的重要物质基础，建筑节能是减少能源消耗的重要领域. 合理选择建筑冷热源方案在建筑物的节能环保中起着至关重要的作用. 针对北京市的实际能源获利情况和节能情况，以办公楼为例，根据项目的实际情况和功能特点，采用燃气直燃发动机方案，冷水机组+燃气锅炉方案. 能源利用方案进行了分析和分析. 通过计算相应的指标参数，将燃气直燃式发动机的加热和冷却方案与其他方案进行能源供应，能耗，经济性和二氧化碳排放方面的比较. 关键词: 节能；燃气直燃发动机；警察;冷水机锅炉供暖； CO2排放CLC编号: TU83文档编号: 文章编号: 1673-7237（2014）06-0020-04张然（北京合理利用能源评估中心，北京100029）能源重要基础社会发展，建筑节能系数关键因素能耗. 建筑物冷热源程序起着至关重要的环境保护作用，可用于办公室的建筑物能源利用模型燃气直接锅炉热水锅炉燃气锅炉分析的锅炉锅炉锅炉锅炉锅炉锅炉的实际应用功能北京燃气锅炉锅炉制冷方案其他程序计算参数消费量的相应指标，二氧化碳排放的二氧化碳. 气体直接燃烧器；警察;冷却器锅炉供暖；二氧化碳简介北京的主要能源消费品种包括煤炭，焦炭，天然气，液化石油气，天然气，电力，热力，石油和其他不可再生能源以及地热能，太阳能和其他可再生能源.

但是，北京很稀缺，并且严重依赖外部投入. 需要从外部转移大约70％的电力，94％的煤炭，100％的天然气，100％的石油和60％的成品油. 在建筑能耗中，HVAC的能耗起着决定性的作用. 到2020年燃气直燃机，中国HVAC的能耗将达到10 tce，占总能耗的30％以上. 合理选择冷热源方案在建筑节能和环境保护中起着至关重要的作用. 作为优质能源，电力和天然气已成为北京解决环境问题的首选. 近年来，北京的电力负荷持续快速增长. 电网使用的峰谷差异逐年增加. 峰值负载高于平均值. 收到的日期: 2014-02-12;更新日期: 2014-03-04高出30％以上. 天然气的季节性消费特征十分突出. 由于在开发的早期阶段就着重于冬季取暖用户，取暖用气占总用气量的50％以上，导致冬季和夏季用气高峰与低谷之间存在较大差距: 冬季每天的天然气消耗量大约是夏天的每日最低天然气消耗量的两倍. 燃气消费量具有峰值高，持续时间短，季节平衡困难等特点，客观上降低了输配管网的利用效率，增加了燃气供应成本，给燃气供应安全带来很大压力. 电力和天然气的高峰和低谷之间的差异增大，并且对能源运营安全存在隐患. 燃气直燃发动机是建筑物中的一种冷热源供应设备. 它一年四季都可以消耗天然气，以达到为夏季制冷和冬季供暖提供冷热源的目的，并在调峰过程中起到一定作用.

本文基于北京市的实际能源利用和节能状况. 以办公楼为例，根据项目的实际情况和功能特点，采用能源利用方案中的燃气直燃式发动机和电驱动冷却器的供热制冷方案进行制冷. ＋燃气锅炉的加热已得到论证和分析. 通过计算相应的指标参数，将燃气直燃发动机的供热和制冷方案与其他方案进行了能源供应，能耗和经济性比较. 最后得出相应的结论，电驱动冷水机组+燃气锅炉供热具有较高的能源利用率和较低的能耗. 燃气直燃式发动机的有效使用对减轻电力和天然气的高峰和低谷之间的差异具有显著作用. 机组制冷+燃气锅炉供热和燃气直燃发动机提供的冷热源有各自的适用条件，在比较能耗，经济技术指标后，可以根据建设项目的实际能耗情况进行选择. 不同冷热源方案的特点1.1燃气直燃式发动机的供热和制冷方案的特点（1）优点: 燃气直喷式发动机是一种稳定的天然气消耗设备，可以降低夏季的峰值功率负荷并节省能源. 电力设备建设资金. 天然气消费季节性不平衡的问题，从而提高了天然气的利用率；除了满足空调冷却和加热源的需求之外，还对不同的冷却和加热源方案进行了比较和分析. 本文主要关注燃气直燃式发动机和电燃气冷却器的加热和冷却. 这两个程序的比较分析. 下面以北京某办公楼项目为研究对象，并通过相关计算进行比较分析.

该项目总建筑面积为56 154 43800，根据项目的实际特点以及相关标准，规格和技术措施，预计夏季空调的制冷负荷指数为80，夏季空调制冷负荷为504kW；在冬季取暖中，工作时间的热负荷计算估计为60 628kW；在职加热计算的热负荷指数估计为45 971kW. 根据CJJ 34-2010《城市供热管网设计规范》的有关设计规范，年度供热能计算公式为: 此广；对外部条件变化的适应能力强；安装简便，对安装基础要求低；制造，操作，维修简单方便；无需单独设置锅炉房，设备占地面积小. （2）缺点: 在空气中，溴化锂溶液对普通碳钢有很强的腐蚀性，不仅影响机组的使用寿命，而且影响机组的性能和正常运行；单元在真空下运行，空气易于渗透，即使少量空气渗透，也会严重损害单元的性能；由于制冷剂蒸气的冷凝和吸收过程都是排热过程，因此单元的排热负荷很大. 另外，冷却水的水质要求也比较高. 水质较差的地方，在使用过程中应进行特殊的水质处理，否则会影响机组的正常运行；随着使用寿命的延长，冷却效率将迅速下降，冷却能力将显着下降；冷却水需求量很大，需要匹配冷却能力更大的冷却塔.

燃气锅炉供暖方案的特点电驱动冷却器冷却燃气锅炉供暖是一种常规的冷热源方案. 这种冷热源方案适用于电力供应充足，项目所在地周围没有城市供热管网，天然气供应充足的地区. （1）优点: 制冷机组的COP高，单机容量大；经过长时间的研发，技术成熟可靠. 制冷机房占地面积小；该制冷主机维护简单，使用寿命长. 锅炉加热效果更好. （2）缺点: 制冷环节的功耗比较大，制冷主机，循环，冷却水泵，冷却塔，终端消耗电能；锅炉效率低，浪费能源. 需要配备专门的制冷机房和锅炉房；冷却塔需要一定面积；两个水系统需要定期除垢，清洗管道和冷却塔，维护工作量大；系统安装复杂，需要大量支持设施. Ta是空调期间空调单元的平均每日工作时间，h；是加热期间的天数，d； Qa是加热的设计热负荷，kW；该建筑位于北京. 根据GB50736-2012《民用建筑采暖通风空调设计规范》附录中的数据，北京冬季室外空调采暖的最低计算温度为-9.9，室内温度= 20 ，以及计算出的平均室外加热时间温度为-0.7. 工作加热10小时，温差校正系数为0.7；室内温度计算，年取暖期123 d，值班14h，温差修正系数0.5.

年供暖能耗: 628kW 0.69 = 8029 GJ. 971kW 0.38 = 4643 GJ. 总计: 8 029 GJ +4 643 GJ = 12672 GJ以下内容仅在设备单元上进行了比较. 输送设备和终端设备基本相同，因此无法进行比较. 2.1夏季制冷经济性2.1.1电动制冷机的制冷功率为758kW，标称COP 5.58，综合部分性能负荷系数（IPLV）5.0，即在实际工作中，一台机组输入一台电即可获得一台冷却单位. 夏季空调降温时间为120天，每天工作时间为10小时，综合系数为0.6. 夏季制冷机组的空调制冷机组的年功耗为: 504kW / 5.0）10 h120 d0.6 = 50.4 kWh（相当于约62煤当量气体）. 该项目可使用燃气直接制冷. 可燃溴化锂吸收冷（温）水该机组使用天然气作为热源，每个机组的制冷量为758kW，标称制冷效率为1.56，实际效果为1.3. 35.5MJ / Nm 9.86kWh / Nm，用于冷却的天然气价格为1.85 504kW / 1.3）10 120d0.6 /9.86 kWh / Nm此外，由于吸收机的效率为1.30，电冰箱的效率为为5.0，在进行相同的冷却时，吸收机的冷却水处理能力约为电冰箱的1.5倍，并且冷却系统需要消耗更多的1.5电.

冷却水的温差是，如果使用电冰箱，则冷却水的年热量需要为4.210 kWh，那么每年的冷却水处理量为7.2310，泵头估计为18 m，泵的实际工作效率约为63％，则冷却水泵的能耗约为kWh / a；当使用吸收式机器时，冷却水泵的功率消耗约为10. 冷和直燃式发动机的冷却塔的选择也不同. 如果使用电冰箱，则冷却塔流量Q = 350 / h，N = 11kW，冷却塔耗电量为2.5 kWh / a；如果使用直燃式发动机，则冷却塔流量Q = 500 / h，N = 15kW，冷kWh / a. 直燃式发动机解决方案的冷却塔比电冰箱解决方案消耗更多的电力. 电制冷和直接内燃机冷却的能耗比较注: 制冷泵和最后两个系统的解决方案差别不大，因此没有对运行成本进行比较. 电制冷和直燃式发动机的年运行成本计算如下: 对于单价，将以元/ Nm为单位的值代入公式，并得到相应的计算结果: 当天然气= 0.424时，使用成本电子制冷和使用直燃式发动机是等效的. 当天然气> 0.424时，使用电制冷的成本高于使用直燃式发动机的成本. 当天然气小于0.424时，使用电制冷的成本低于使用直燃发动机的成本. 2.2在夏季降温的能源效率方面，电驱动冷水机组采用天然气发电，电力通过电网传输到电制冷机组. 能源利用效率分析为: 考虑到10％，目前中国燃气电厂的发电效率约为45％至50％. 对于电网的传输损耗，燃气电厂向燃气轮机的转化效率为终端功率约为42％，电制冷机组的转换比（COP）为5.0，那么燃气制冷的综合转换效率为42％5.0 = 2.1，即一单位燃气为消耗2.1单位的感冒.

标准煤转化系数为12.143 tce /年，电驱动冷水机组的能耗为148 tce. （3,504 kW / 2.1）10 h120 d0.6 / 9.86 kWh / Nm，标准煤约148. 燃气直燃发动机制冷使用直燃溴化锂吸收器. 它的能量转换效率为1.30，也就是说，它消耗了一个单位的气体. 获得的冷却单位为1.3单位，远低于电冰箱2.10的整体效率. 天然气制冷每年消耗239 tce. （3,504 kW / 1.3）10 h120 d0.6 / 9.86 kWh / Nm总之，与直接吸收式制冷机相比，使用电动冷却水制冷机可节省更多的一次能源. 电动冷水机组仅消耗一次能源，占直接吸收式吸收机的61.9％. 从制冷能源的使用角度来看，使用电动冷却器进行冷却比使用燃气直燃发动机更节能，后者每年可以节省91吨标准煤. 2.3冬季取暖天然气直燃发动机相当于冬季的真空热水锅炉. 它直接用于加热，不需要其他设备. 总体热效率约为0.90，因此锅炉和直燃式发动机的年燃气消耗量大致相当. 供热年度天然气消耗，热效率，天然气低热值）= 12 672 10 MJ /（0.90 35.5MJ / Nm）使用的化石燃料消耗量和CO2排放比较3.1确定项目碳排放范围内的化石燃料碳排放评估的边界是: 直接排放和间接排放，即化石燃料燃烧产生的二氧化碳排放，以及净购买和使用电力产生的二氧化碳排放.

22在固定排放设施中化石燃料燃烧产生的二氧化碳直接排放. 化石燃料分类系统包括: 无烟煤，普通烟煤，褐煤，洗过的清洁煤，其他洗过的煤，煤制品，焦炭，焦炉煤气，其他气体，汽油，柴油，煤油，燃料油，液化石油气，炼油厂干油天然气，石油焦，其他石油产品，天然气等. 不包括移动设施（如运输设施）的排放. 提供给居民社区的供暖服务应单独计算. 3.1.2间接排放固定设施用电量隐含的电力生产产生的二氧化碳排放量. 此功耗不包括交通运输等移动设施的功耗，应单独计算向居民区提供的电力服务. 电制冷机使用天然气发电，并且电力通过电网传递到电制冷单元. 能源效率分析为: 目前，考虑到电网输电损耗的10％，中国燃气电厂的发电效率约为45％至50％. 那么从燃气电厂到终端用电的转换效率约为42％，而电制冷机组的转换比（COP）为5.0，那么燃气制冷的综合转换效率为: 42％5.0 = 2.1，也就是说，如果消耗一单位的气体，则可获得2.1单位的冷量. 标准煤转化系数为12.143 tce /电驱动冷水机组的年能耗为148 tce. （3,504 kW / 2.1）10 h120 d0.6 / 9.86 kWh / Nm燃烧化石燃料燃烧产生的二氧化碳排放量，tCO2;化石燃料燃烧活动水平数据，即工业锅炉燃烧的第一批化石燃料的热量TJ，这是天然气燃料燃烧水平数据； Fi燃料排放因子，tCO2 / TJ，这里是天然气燃料排放因子； 10-3种化石燃料消耗热量，TJ，这里是天然气燃料消耗热量； RL种化石燃料的消耗量，固体和液体燃料的单位是t，气体燃料的单位是10，这里是天然气的燃料消耗； RZ燃料，固体和液体燃料单位的平均低热值是GJ / t，气体燃料单位对于GJ / 10，这里取天然气的低热值； 10 -3是单位转换因子.

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