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1、熱電冷三聯(lián)供的供冷方式的可行性分析與評(píng)價(jià)山東建筑大學(xué)戎衛(wèi)國(guó)孟繁晉摘要依據(jù)熱力學(xué)第二定律的火用分析方法，從能量利用的全過程出發(fā)，考慮輸送能耗的影響，利用能源火用效率代替設(shè)備的能量利用效率對(duì)熱電冷三聯(lián)供的集中供冷和常規(guī)的電供冷方式進(jìn)行了比較，從而得出了更客觀、合理的結(jié)論。為合理采用熱電冷三聯(lián)供的集中供冷方式提供了判斷依據(jù)。關(guān)鍵詞集中供冷火用分析能源火用效率1引言近幾年來，國(guó)內(nèi)一些城市開始醞釀建設(shè)熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)，通常是在原有熱電聯(lián)供系統(tǒng)基礎(chǔ)上增設(shè)吸收式制冷機(jī)裝置，利用供熱汽輪機(jī)組的抽汽或背壓排汽耗熱制冷，實(shí)現(xiàn)夏
2、季向用戶集中供冷。由于熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)規(guī)模和投資大，系統(tǒng)復(fù)雜；運(yùn)行期間能源消耗多，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著舉足輕重的影響，因此如何對(duì)集中供冷方式進(jìn)行全面、科學(xué)的評(píng)價(jià)，做出合理的選擇，更顯示出其緊迫性和重要性[1]。但是以往對(duì)熱電冷聯(lián)供的供冷方式的分析與評(píng)價(jià)中存在著以下不足[2]：（1）確定熱電廠輸出的蒸汽和電能各自所消耗的能量時(shí)，通常依據(jù)輸出蒸汽和電能所占的能量數(shù)量比例來分配消耗的能量，沒有考慮兩種能量質(zhì)量上的差別，存在著明顯的不合理性。（2）對(duì)輸送能耗的影響重視不夠。即使考慮也是僅考慮了輸送過程中的
3、熱量損失，卻對(duì)阻力損失考慮較少；只反映了能量利用過程中的外部損失，沒有反映能量利用過程中的內(nèi)部損失。而后者的損失的機(jī)械能卻是比前者損失的熱能更高級(jí)的高品質(zhì)能量。（3）只反映局部設(shè)備的能量利用效率，而未反映從一次能源投入到用戶的全面過程的能源利用效率，以偏蓋全。隨著供冷規(guī)模的擴(kuò)大，輸送能耗將越來越大，因此不反映輸送能耗和全部過程影響的評(píng)價(jià)與分析也顯的越來越不科學(xué)、不合理。為彌補(bǔ)以上不足，本文利用熱力學(xué)第二定律的火用分析方法，在考慮能量質(zhì)量上的差別和輸送能耗影響的情況下，對(duì)常采用蒸汽溴化鋰吸收式制冷機(jī)的熱電冷
4、三聯(lián)供的供冷方式與分散的電壓縮式冷水機(jī)組供冷方式進(jìn)行了分析與比較，提出了對(duì)熱電冷三聯(lián)供的供冷方式進(jìn)行分析與合理評(píng)價(jià)的理論依據(jù)。2供冷方式分析模型的建立隨著技術(shù)的不斷更新，供冷方式也越來越多，供冷方式的能量傳遞、轉(zhuǎn)換和利用過程的組成和方式各有不同。為便于分析與比較，依據(jù)熱力學(xué)分析方法，可以建立一個(gè)概括性的供冷熱力學(xué)系統(tǒng)分析模型[3][4]，見圖1所示。對(duì)照?qǐng)D中所示，概括性的供冷熱力學(xué)系統(tǒng)由以下子系統(tǒng)組成：能量發(fā)生系統(tǒng)（A）—即指消耗一次能源的功源和熱源系統(tǒng)。例如熱電廠、鍋爐、燃?xì)廨啓C(jī)等設(shè)備；能量輸送系統(tǒng)（B
5、）—即指電能或熱能的輸送系統(tǒng)。例如輸送電路或熱水、蒸汽的供熱管網(wǎng)；能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（C）—即指制冷、制熱系統(tǒng)，例如制冷和熱泵裝置；能量分配系統(tǒng)（D）—即指配熱量或冷量的分配系統(tǒng)，例如冷、熱水的二次管網(wǎng)；能量利用系統(tǒng)（E）—即指冷、熱量用戶系統(tǒng)，例如空調(diào)房間。在圖1中，未加括號(hào)的表示輸入、輸出的蒸汽火用值，帶括號(hào)內(nèi)的表示輸入、輸出電能火用值。對(duì)于耗熱制冷方式雖然以消耗熱能為主，但也有電能的消耗，因此既有蒸汽火用的輸入，也有電能火用的輸入。對(duì)于電壓縮式則全部是電能火用的輸入。由圖1可以看出：概括性的供冷熱力學(xué)系統(tǒng)
6、從一次能源投入到用戶由A、B、C、D、E五個(gè)子系統(tǒng)組成，對(duì)供冷方式的分析應(yīng)從各個(gè)子系統(tǒng)入手，進(jìn)行全面分析與評(píng)價(jià)。當(dāng)然，根據(jù)供冷方式的組成和運(yùn)行方式的特點(diǎn)，分析時(shí)可以對(duì)上述一般概括性系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化。3熱電冷三聯(lián)供的集中供冷和分散電供冷方式的分析與比較目前常用的熱電冷三聯(lián)供的集中供冷方式和分散的電供冷方式，能量發(fā)生系統(tǒng)（A）即指熱電廠系統(tǒng)，能量輸送系統(tǒng)（B）為蒸汽輸送管網(wǎng)和輸送電網(wǎng)，能量轉(zhuǎn)換設(shè)備（C）為蒸汽溴化鋰吸收式制冷機(jī)組和電壓縮式制冷機(jī)組，能量分配系統(tǒng)（D）為小區(qū)和室內(nèi)的冷凍水管網(wǎng)，能量利用系統(tǒng)（E）即為
7、空調(diào)用戶系統(tǒng)。對(duì)照?qǐng)D1所示，每個(gè)子系統(tǒng)的分析與比較如下[5][6]。3.1熱電廠系統(tǒng)的分析與比較依據(jù)熱力學(xué)第二定律分析方法，若以目前常用的抽汽式機(jī)組為例，熱電廠能量發(fā)生系統(tǒng)的火用平衡方程為:（1）式中，EX,F為一次能源燃料的火用值，kj/h；EN，A-B為輸出電能火用值，kj/h；EX,A-B為輸出蒸汽火用值，kj/h；EX,L,A為由于散熱等原因引起的外部火用損失，kj/h；EX,,L,A'為內(nèi)部火用損失，kj/h。對(duì)于一次能源燃料的火用值可按以下公式計(jì)算：（2）式中，qm,f為鍋爐的燃煤量，kg/h
8、；qe,f為燃料的發(fā)熱值，kj/kg。蒸汽管網(wǎng)輸入蒸汽的火用值由焓火用確定：（3）式中，HA-B和H0分別表示輸入蒸汽和環(huán)境狀態(tài)的焓值，kj/h；SA-B和S0分別表示輸入蒸汽和環(huán)境狀態(tài)的熵值，kj/h·℃；T0為環(huán)境溫度，℃。對(duì)于輸出電能則全部為火用?？梢钥闯鋈剂蠈儆诟咂焚|(zhì)能量，幾乎全部為火用。而就目前普遍采用的通過燃饒方式利用燃料的化學(xué)能的熱電廠而言，熱電廠的火用效率還較低，應(yīng)該研究和發(fā)展燃料電池，直接由燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡?/p>
