【摘 要】
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随着我国城镇化步伐的加快,建筑能耗持续攀升,2017年我国建筑能耗达到9.47亿吨标煤,占全社会能耗量的21%,其中公共建筑能耗占38%,建筑碳排放占全国能源碳排放的19.5%,如何选择适宜的建筑能源系统从而减少建筑能源消耗一直是设计师关注的热点问题。本文依托科技部中荷国际科技合作项目“智慧节能工业园关键平台技术与协同驱动”(2015DFG62270),采用生态生命周期分析(Ecological-
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随着我国城镇化步伐的加快,建筑能耗持续攀升,2017年我国建筑能耗达到9.47亿吨标煤,占全社会能耗量的21%,其中公共建筑能耗占38%,建筑碳排放占全国能源碳排放的19.5%,如何选择适宜的建筑能源系统从而减少建筑能源消耗一直是设计师关注的热点问题。本文依托科技部中荷国际科技合作项目“智慧节能工业园关键平台技术与协同驱动”(2015DFG62270),采用生态生命周期分析(Ecological-based Life Cycle Assessment,Eco-LCA)方法,对建筑供能系统的生态可持续性展开研究,建立了建筑供能系统Eco-LCA评价模型。模型综合考虑了自然资源投入、社会经济投入和污染物环境危害三方面生态影响因素,通过计算建筑供能系统在设备生产阶段、系统运行阶段以及设备运输阶段的各类生态累计(火用)耗(Ecological Cumulative Exergy Consumption,ECEC),分析各类建筑供能系统的生态可持续性。通过调研重庆市两处实际工程项目的供能系统运行状况,收集运行数据,分析供能系统实际运行效果,并与相关标准规范进行比较,发现两处燃气内燃机型CCHP系统实际运行年平均综合能源利用效率分别为85.4%和83.2%,均满足标准要求,但实际运行节能率仅分别为-22.2%和-2.9%,未能发挥出CCHP系统的节能优势。基于项目二建筑的设计负荷,利用Eco-LCA评价模型确定适宜的CCHP系统内燃机装机容量,通过计算CCHP不同装机容量在设备生产阶段、系统运行阶段以及设备运输阶段的各类ECEC,发现内燃机装机容量为600k W的CCHP系统在一个典型年内所消耗的生态累计(火用)耗最少,具有最优的生态可持续性,此时内燃机折算满负荷运行小时数约3289h。进一步分析各类ECEC占比,发现各方案在运行阶段消耗的ECEC所占比例达到97%以上,且不可再生资源ECEC占80%以上,由此提出了用于确定CCHP系统装机容量的简化Eco-LCA评价模型。利用简化模型分析实际负荷条件下不同方案的生态可持续性,发现实际冷热负荷减小时,容量为400k W内燃机的CCHP系统具有较好的生态可持续性。其次,基于项目二建筑的设计负荷,利用Eco-LCA评价模型分析各类建筑供能系统形式的生态可持续性,发现系统形式包含CCHP的方案相比于传统螺杆机组加锅炉的方案在具有更好的生态可持续性,且采用CCHP系统与电驱制冷设备结合的复合系统的生态可持续性更优。进一步分析各类ECEC占比,提出了用于确定建筑供能系统形式的简化Eco-LCA评价模型。利用简化模型分析实际负荷条件各方案的生态可持续性,同样,采用CCHP的方案相比于传统空调系统形式具有较好的生态可持续性,CCHP系统结合电驱制冷设备的系统相比结合直燃机的系统的生态可持续性受实际冷热负荷减小的影响较大。本文从全新的视角为工程技术人员提供了一种分析建筑供能系统生态影响的方法,简化的Eco-LCA评价模型也便于工程设计人员用于建筑能源系统的方案选择。
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