摘要：当前气候的改变对人类社会、经济和环境都产生了巨大影响．我国的“十二五规划”明确指出低碳、绿色发展．１９８０—２００９年期间，每年的煤炭消耗量和排放量增幅超过２０％．出现这种趋势主要归结于在中国煤炭供应充足，使用方便，特别是北方地区冬季取暖需要消耗大量能源，使得煤炭成为了能源消耗的首选．但是随着我国城镇供热普及，建筑能耗在能源消费的比重接近３０％，采用优质的燃料、清洁的供热方式已经变得不容忽视．基于此，本文主要对燃气三联供在建筑节能中的意义进行分析探讨。
关键词：燃气三联供；建筑节能；意义
1、背景分析
能源是全球经济与社会发展的基本动力，随着人类社会发展的需求，以化石燃料为代表的能源变得越来越少，能源供应方式日益紧张．从能源消费结构中可以看出煤炭是我国主要的消费能源，伴随煤炭大量燃烧产生了粉尘、二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮等大量污染物，严重污染大气环境．天然气作为一种清洁能源，因其效率高、污染少而越来越受到人们重视，并且燃气三联供系统具有投资省、损耗低、效率高、系统可靠性高等优点．
2、燃气三联供系统原理及特点
2.1燃气三联供系统原理
燃气冷热电三联供，即ＣＣＨＰ（ＣｏｍｂｉｎｅｄＣｏｏｌｉｎｇ，ＨｅａｔｉｎｇａｎｄＰｏｗｅｒ），是以天然气为主要燃料带动燃气轮机、微燃机或内燃机发电机等燃气发电设备运行，产生的电能供应用户的电力需求，系统发电后排出的余热通过余热回收利用设备（余热锅炉或者余热直燃机等）向用户供热、供冷．典型燃气三联供系统循环如图１所示．
图１ 典型三联供系统循环
压气机靠蜗轮驱动从大气中吸收空气，压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料混合燃烧，形成高温燃气后流入涡轮中膨胀做功，推动涡轮带着压气机叶轮一起旋转，同时带动发电设备发电，经燃气轮机排出高温烟气进入余热锅炉，经余热锅炉将烟气热量传递给炉内热水变成蒸汽，部分蒸汽进入抽凝式轮机用于发电，部分蒸汽进入分汽缸产生冷、热负荷．其中进入分汽缸的蒸汽通过溴化锂制冷机组产生冷负荷或通过换热器提供热负荷．余热锅炉尾部排放的烟气，经板式换热器可提供生活热水负荷，不同温度实现不同利用价值，即能量的阶梯利用。
2.2燃气三联供供能方式特点
燃气三联供供能方式可大大提高整个系统的一次能源利用率，实现了能源的梯级利用．还可以提供并网电力作能源互补，整个系统的经济收益及效率均相应增加．三联供系统是在热电联产的基础上形成的，与热电联产相比，燃气三联供更能实现能源品味阶梯利用．全过程实现最高能效、最大经济效益、最少碳排放．
按照燃气三联供系统的供能范围，可分为区域型和楼宇型两种。
区域性三联供系统所供区域冷、热联供范围较大，因此单机容量相对较大为宜，有利于实现分布式能源站的规模效率，亦可成为未来城市能源供应中心．例如上海虹桥商务区核心区区域供能能源中心。
楼宇型三联供系统的供能范围为１栋楼或１个建筑小区，因此楼宇型分布式能源站大多布置在地上一层或是在地下室，机房占地面积小，并且省去中间输送环节，减少运输损耗，实现对资源利用的最优和投资最大化．例如武汉梦乐城项目。
与传统的电厂发电相比，分布式能源发电具有投资低、能耗小、选址容易、效率高、系统安全性高、能源种类多等优点．与传统的火电机组相比，采用燃气等清洁能源的燃气三联供方式，二氧化硫和固体排放物几乎为０，二氧化碳的排放量减少５０％以上，对减轻环境恶化具有重大意义．如今分布式能源技术在国外发展迅速且相当成熟，而我国正处于探讨和起步阶段，因此加大对燃气供热方式的研究具有重大的现实及历史意义．
3、天然气冷热电三联供的优点
天然气冷热电三联供分布式能源系统是一种先进、高效的能源利用方式。与传统集中式供能方式相比，冷热电三联供分布式能源系统具有以下优点。
3.1能源梯级利用
冷热电三联供系统的优点在于燃料燃烧后的烟气余热再次深度利用，即高温烟气中热能先变为电能，然后烟气中的热再用于供热或制冷。与燃料燃烧后直接供热或制冷相比，这种能源利用方式实现了温度对口，能源梯级利用的科学用能模式。冷热电三联供系统的效率可高达90%左右，能量利用率显著提升。
3.2环境型系统
冷热电三联供系统在环保方面的优点主要表现在：天然气是清洁燃料，燃烧后的产物以水和二氧化碳为主。因此使用天然气作为燃料提供能源，相对于火力发电而言，排放的氮氧化物、粉尘等污染物少，造成的环境污染低。其次，冷热电联供系统因自身能源利用效率高。因此在某些场合应用时，系统输出电能可用于周围建筑用电，可替代部分火力供电，间接导致环境污染物排放的降低。
3.3城市负荷削峰填谷
冷热电三联供系统运行模式应根据实际需求而定，系统输出的电能可直接供建筑用电，承担部分电网负荷，或直接并入电网。随着社会的发展，许多大城市出现夏季电网负荷供电能力不足，导致部分企业用电供应紧张，峰谷现象突出。而冷热电三联供系统的应用可缓解电网负荷，起到消峰填谷的作用，解决城市电力需求。特别是对于部分对电力供应有特殊要求的建筑，采用冷热电三联供系统可以兼做此类建筑的应急或备用电源。对某些大型建筑而言，对电力负荷的稳定也有特定的要求，且存在夏季供热或冬季供冷的区域，因此天然气冷热电三联供分布式能源系统可在大型建筑中独立应用。
4、应用分析
武汉梦乐城项目是武汉市首次导入采用天然气冷热电三联供系统的商业设施。通过对项目的负荷分析，为保障三联供系统的节能、高效及经济运行，本项目最终考虑选用集装箱式燃气发电机组+溴化锂吸收式制冷机+离心式冷水机组。
主要设备选型如下表1所示：
表1 三联供系统主要设备及技术参数
冷热电三联供系统运行时，夏季优先采用三联供系统发电余热，利用溴化锂制冷系统进行供冷，部分不足的时间采用电空调供冷。冬季供暖时，优先采用联供系统的烟气余热进行供热，不足部分通过热水锅炉补充。
基于三联供系统的节能、减排优势，及其他节能设备的运用，本项目取得了中国建筑物环境性能评价“绿色建筑物二级认证”。
5、结语
国家“十二五”能源规划规定了到２０１５年煤炭消耗总量控制在３８亿ｔ．再考虑到大工业城市环境质量改善和减排的压力，煤炭不可避免地将退出新开发的工业园区和新城区燃料市场而让位给天然气．由此可知燃气三联供清洁供能方式将顺应时代的发展潮流成为未来建筑最节能、最高效的供能方式之一．
参考文献：
[1]马晋，于慧俐.燃气三联供在建筑节能中的意义[J].青岛理工大学学报，2016，03：80-85.
[2]孙淑红.公共建筑冷热电三联供系统研究[J].节能与环保，2016，03：58-60.
[3]张强.燃气冷热电三联供和江水源热泵复合联供系统的性能研究[D].重庆大学，2015.
论文作者:蒋辉
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/1/21
标签：系统论文; 能源论文; 燃气论文; 热电论文; 余热论文; 负荷论文; 烟气论文; 《基层建设》2018年第36期论文;