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甘孜州典型城市城镇建筑供暖能源评价研究

王紫茵  
【摘要】:在世界能源日益短缺、我国冬季供暖造成污染加重和“十三五”规划提出加快改善生态环境的大背景下,本文分析了甘孜州供暖能源利用现状,发现当地存在供暖能源利用混乱、可再生能源利用不充分等问题,需要对供暖能源方案进行综合评估。川西高寒地区由于其特殊的气候环境特点,我国北方现有的集中供暖方式、能源利用类型和形式并不完全适用于高寒地区。因此,本文通过查阅国内外供暖评价模型,建立一套适合高寒地区的城镇建筑供暖能源评价体系,开展甘孜州典型城市城镇供暖能源适宜性评价分析,具有重要的工程实际应用价值,也为其他高寒地区城镇供暖能源的选择提供参考。本文首先对甘孜州社会经济发展情况、地理气候情况和能源资源状况作了分析,明确了太阳能、地热能、天然气和电能可作为甘孜州建筑供暖能源。从地理环境、气候条件、经济状况和能源条件4方面,充分考虑供暖的可行性和代表性,选取了康定市、理塘县、甘孜县和九龙县作为建筑供暖能源评价的典型城市。其次,根据实地基础数据调研,选取了一幢3层民宿和一幢5层政府办公楼作为居住建筑和办公建筑典型模型,利用DeST软件分别对典型城市的居住与办公建筑进行了冬季热负荷模拟,并进行了典型城市两种功能建筑的负荷特性分析:(1)居住建筑中康定市、理塘县、甘孜县和九龙县的平均热指标分别为:44.36 W/m~2、54.45 W/m~2、44.68 W/m~2、36.46W/m~2;(2)办公建筑中康定市、理塘县、甘孜县和九龙县的日间平均热指标分别为:57.68 W/m~2、70.96 W/m~2、53.43 W/m~2、46.24W/m~2;(3)居住建筑全天负荷较平稳,而办公建筑负荷波动明显,负荷集中在日间工作时段。接下来,论文基于不同功能建筑负荷特征和甘孜州供暖可用能分析,确定了以太阳能集热系统+空气源热泵、地下水源热泵、天然气锅炉和全空气源热泵为热源的4种供暖能源作为对比方案。利用模糊数学理论建立了3个层次、19个指标的数学评价模型。进而,论文应用模糊数学评价方法和层次分析法,对4种供暖方案从经济性、技术性、环保性、能源性和社会效益方面进行综合对比分析,得到以下结论:(1)对于居住建筑,典型城市供暖方案一至四的优度为,康定市:0.286、0.259、0.200、0.258;理塘县:0.295、0.271、0.187、0.247;甘孜县:0.289、0.260、0.199、0.252;九龙县:0.292、0.256、0.195、0.256。康定市、理塘县、甘孜县的综合优度排序均为:太阳能+空气源热泵地下水源热泵空气源热泵天然气锅炉;九龙县的综合优度排序:太阳能+空气源热泵空气源热泵地下水源热泵天然气锅炉。(2)对于办公建筑,典型城市供暖方案一至四的优度为,康定市:0.290、0.244、0.203、0.262;理塘县:0.299、0.264、0.192、0.245;甘孜县:0.293、0.244、0.210、0.253;九龙县:0.290、0.242、0.213、0.254。康定市、甘孜县、九龙县的综合优度排序均为:太阳能+空气源热泵空气源热泵地下水源热泵天然气锅炉;理塘县的综合优度排序:太阳能+空气源热泵地下水源热泵空气源热泵天然气锅炉。(3)总体而言,在甘孜州典型城市中,太阳能集热系统+空气源热泵系统具有最好的综合优度,最适宜作为建筑供暖能源;空气源热泵和地下水源热泵作为甘孜州建筑供暖能源优度较好;其中,空气源热泵在办公建筑中使用优势更为突出;天然气锅炉不适宜作为供暖能源。最后,论文基于太阳能+空气源热泵联合供暖系统在实际项目中的运行测试结果,计算得到采用太阳能+空气源热泵联合系统可比采用全空气源热泵系统节省用电32.87kW·h/m~2,全生命周期内每年节省费用20.2元/m~2,能源利用效率提高0.388。太阳能+空气源热泵在经济性、技术性和环保性方面都优于全空气源热泵系统。与本文评价模型所得结果一致,从侧面映证本文评价模型的正确性。


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