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苏州中心集中能源站的运营管理

时间:2020-01-06 11:35来源:《现代物业·新业主》 作者:文/张烜 点击:
苏州中心广场设置集中能源站,是目前国内已投入运营规模最大的城市综合体集中供冷供热系统。

原载于《现代物业·新业主》2019年11期/总第476期
 

  苏州中心总建筑面积约113万平方米,广场内设有35万平方米购物中心,项目共建5万平方米的屋顶花园,是国内规模最大的空中生态花园。作为一座体量113万平方米的超大型城市共生体,苏州中心每天的能量需求达到了48×104kWh(冷量)。当苏州中心这座城市综合体开始运转时,集中能源中心作为“大心脏”,就要为113万平方米的地块制造源源不断的冷源和热源,总制冷量约21,000RT,总供热量为38,400kW。不但如此,综合性的各业态分布在不同的区域,能源使用的时间段和出现的高峰期也不一样。比如写字楼工作日集中在白天使用,空调负荷高峰出现在下午两点左右;商场使用时段为上午9点至晚上10点,高峰期出现在周末的下午;W酒店365天24小时使用。正是基于区域时间对能源组合有不同需求,从规划初期,苏州中心就确定要建立一座集中能源站(以下简称DHC),它就像这座综合体的“大心脏”,满足大体量、复杂化的能源需求。
 


苏州中心DHC能源监控大屏
 

  苏州中心集中能源站构成

  苏州中心广场设置集中能源站,是目前国内已投入运营规模最大的城市综合体集中供冷供热系统。机房面积5,000平方米,供能面积42万平方米,供能范围包含购物中心、4幢办公楼、2幢服务型公寓裙房以及W酒店。一年365天24小时都需要保持有条不紊地运转。无论是保持舒适的温度,还是维持各业态的服务,都需要消耗大量的能量。肩负“节能、减排”的现代城市发展社会责任,这也是苏州中心选择集中能源站系统的原因。

  在DHC的节能设计上,苏州中心按国家绿色建筑二星标识、美国绿色建筑协会LEED金级认证设计建造。空调系统全部采用自动控制装置,冷源采用了冰蓄冷技术,利用峰谷电差价降低运营费用;在冷源机房设置换热器,在过渡季或冬季利用冷却塔免费置换冷冻水供内区使用;蒸汽冷凝水热量回收给生活热水,多余的水冷却后供冷却塔补水,从而有效实现资源的多级利用。

  在设计阶段,充分考虑了各业态的负荷和运营时间需求,合理地设置冷冻机组的功率和配比。DHC包含冷热源两部分系统。其中冷源主要由双工况主机(4台)上游串联内融冰系统、基载主机(4台)、溴化锂吸收式冷水机组(2台)与冰蓄冷板换串联等各部分组成,夏季尖峰冷负荷约为20,729RT,总设计冷负荷为72,883kW(20,729RT);冷源上主要采用了冰蓄冷系统集成技术,以冰蓄冷作为制冷主体,大幅降低了冷水机组的容量,从而降低了整体配电,减少了冷媒的使用,减轻臭氧层的破坏。同时,通过系统移峰填谷,大幅降低了用户的运行费用,提高了室内环境品质,这两项技术都给绿色建筑标准做了良好的示范作用。
 


苏州中心机房
 

  热源供应

  不同业态的热源部分主要由市政蒸汽提供,冬季总设计热负荷为33,250kW。在DHC能源中心锅炉房内设置2台10t/h的蒸汽锅炉作为整个项目的备用热源,当市政蒸汽无法正常提供时,开启备用蒸汽锅炉生产蒸汽满足系统使用。

  根据苏州工业园区能源政策,38,400kW的热源来自市政蒸汽。早在2013年,苏州园区就完成了能源结构的调整,通过两座天然气热电厂,为园区提供近40%的电力、80%以上的热能供应,成为国内清洁能源利用比例最高的国家级开发区。苏州中心利用热电厂发电产生的余热蒸汽供热,正是基于整个园区绿色能源的使用要求,同时也有效避免了采用锅炉提供热源其烟囱在苏州中心项目上空形成白雾等环境问题。
 

  冷源供应

  热源可以利用余热蒸汽,那么冷源的提供,是不是也可以用热源来转换?经过研究,苏州中心采用了“溴化锂机组+冰蓄冷+机载电制冷机组”的组合配置。这三大配置组合,围绕冰蓄冷为系统中心,形成了一个由不同性能的设备相互匹配、运行的联合供冷的有机整体。同时,溴化锂机组先利用部分低品位蒸汽热量将常温水进行制冷,但蒸汽溴化锂机组出水温度一般为6℃,不能满足能源中心5℃的出水温度要求,这时候,就需要靠冰蓄冷来发挥作用,对溴化锂机组提供的冷冻水进行二级降温。这三大配置组合,围绕冰蓄冷为系统中心,形成了一个由不同性能的设备相互匹配、运行的联合供冷的有机整体。

  冰蓄冷技术的原理,是在夜间电网低谷时间,利用低价电制冰,将冰储存在蓄冰槽内,在白天用电高峰时融冰,与冷冻机组联合供冷,能够实现电力的“移峰填谷”,更重要的是,冰蓄冷能够提供更低温度的冷冻水。

  为了可以保证足够的冷量,苏州中心为冰蓄冷系统配置了4台双工况离心式制冷机组,及蓄冰总量达到38,000冷吨的超大蓄冰槽。每逢夜间电力低谷期,4台冷冻机就开始满载制冰,使蓄冰槽内存储冰量达到设计最大值。从早上9点开始融冰,冰蓄冷系统按最大可能全负载释放冷量,这些冷量通过特殊的传导换热装置,转换成炎夏的习习凉风。

  通过“溴化锂机组+冰蓄冷+机载电制冷机组”的组合方式,苏州中心实现了“一举多得”的效果——既实现了能源的多级充分利用,满足了大温差低温送水的目的,提高了供冷系统的品质及可靠性,同时根据需求可以采取9种工作模式:

  1、基载电制冷主机供冷模式;

  2、基载电制冷主机+溴化锂主机供冷模式;

  3、双工况主机制冰+基载电制冷主机供冷模式;

  4、基载电制冷主机、双工况主机与蓄冰装置联合供冷模式;

  5、基载电制冷主机、溴化锂主机、双工况主机与蓄冰装置联合供冷模式;

  6、基载电制冷主机与融冰供冷模式;

  7、基载电制冷主机、溴化锂主机、双工况主机供冷模式;

  8、免费制冷+融冰供冷模式;

  9、双工况主机制冰+免费制冷模式,也为高效低成本运行带来了坚实基础。
 

  集中能源中心成效

  通过多种运营模式,对机组运营策略和参数进行设置和优化,以及对控制系统和能耗监测系统的成功应用,使苏州中心在节能模式下再节能15%,将年实际运行成本再省下558万元。致力于绿色智能科技运用,并达到了“国家绿色建筑科技示范工程”标准的苏州中心,所有建筑单体兼具国家绿色建筑二星设计标识及美国LEED双重认证,其中集中能源中心是其绿色建筑样板的重要评价内容。

  除了以上“隐藏”在背后的便利与优势,通过能源中心的建立,也带来了城市形象、经济效益以及土地利用等多方面的提升。

  其一,通过机组设备的集中布置,提升了城市形象。通过避免在各种楼面大规模设置冷却塔、室外机等设备,去除了设备产生的噪声、飘水以及局部热岛效应,使建筑屋面更加干净整洁。特别是结合了6万平方米空中花园设计的屋顶景观退台,充分利用了土地,营造了更人性化的城市空间。

  其二,通过DHC机组的高效配置,使机房面积控制在8,000平方米。若按每种业态采用相对独立的分散布置测算,大约需要10,500平方米,比现有机房用地面积增加了30%左右,机组容量配置也将达现有配置容量的1.3倍。集中能源中心的建立共节约土建及机电建造费用2,700万元左右。

  其三,通过集中配置,并交由专业化团队集中管理,保守估计节约了24名运行人员,大大减少日常管理费用和维修费用。通过对各种设备进行合理安排,以及对控制系统和能耗监测系统的成功应用,使苏州中心在节能模式下再节能15%。

  其四,通过设备质量的提高、管理水平的提高、控制调节的现代化,为整个苏州中心提供了安全、可靠、稳定、高质量的冷热源。

  经初步测算,通过集中能源中心的建设、控制、运营,相比于常规冷热源系统的配置,为整个项目省下了2,700万元的建造成本,年运行费用也降低了558万元。通过DHC,苏州中心每年可节约标煤2,124吨,减排二氧化碳5,294吨,相当于在地球上种了2,900棵树。相信未来集中式能源站模式在商业综合体、产业园区以及其他集约型建设项目中的运用会越来越广泛。


  作者为皇家特许测量师学会会员(MRICS)、

  LEED认证专员(LEED AP)


 

(责任编辑:django)
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