上海外滩中央商务区（CBD）应用区域供热供冷（DHC）技术的可能性

上海外滩中央商务区（CBD）应用区域供热供冷（DHC）技术的可能性 上海外滩中央商务区(CBD)应用区域供热 供冷(DHC)技术的可能性 夕,计0, 垫堡垫!笾: 20 电硷,饯氆,超 上海外滩中央商务区(CBD)应用 区域供热供冷(DHC)技术的可能性 同济大学范际礼范存养?徐吉浣T;『-弓 ,内窖提要;末主从上海外冲中央商年区t,CBD)的功 能-建筑物的特点,能源供应和环境要求等方面进行 分析.蛄台国外成功经骚.阐明应用区城供热供母 (DHC)植术的必要性和可能性;代性地蛱为侧, 提出6竹DHC冷热菲并对主要冷热浊设备进 行捉脊估耳比较,年能耗费用比较和埔合指标比丰il 针对垃地区的特点,挺:DHC的观模议1,3十自 然地殃(析坊)为宜.推荐发展以燃气为能避的DHC 井建议尽快试.推广. 上海中央商务区(CBD)是根据上海市最 新规划确定建设的金融,贸易中心地区.包括 浦东陆家嘴中心地区和浦西外滩地区.外滩 CBD的范围:东起黄浦江外滩,西至河南中 路两侧,北起苏州河.南至金陵东路两侧,总 面积约4.1平方公里.计划通过置换改造等 手段恢复原有银行建筑功能,吸纳更多的金 融贸易机构,逐步形成金融贸易中心CBD 的建设是实现”以浦东开发开放为龙头,尽快 建成国际经济.锭易中心和现代化的国际性 大城市”战略目标的重要举带之一. CBD的性质决定丁对该地区的能源供 应和环境保护的要求比其他地区更高.CBD 内的绝大部分建筑都应设有完善的中央空迥 装置,能源需求量银大,空调能源的合理选择 和合理使用是值得研究解决的重要课题.根 据国外的成功经验,应用区域供冷供热技术 ‘T)HC)是解决这类地区能源供应和改善环 境的有效途径 1.外滩CBD建筑,供能,环境现状及规划 1.1建筑物 外滩CBD占地4.1平方公里,建筑密度 较高,约为70至8O,平均容积率在5.0 以上建筑间距较小.交通矛盾突出目前有 一 20一 各类建筑约200至ZIO万平方术,其中保护 性建筑,服务建筑,新建筑和质量较好的旧建 筑约130万平方米,银行建筑共113幢,建筑 面积59.6万平方米,其中有金库大厅的占 42.7,规划总建筑面积约240万平方米.其 中保留建筑约130万平方米,重建儿0万平 方米.净增万平方米. 建筑物分布大体为:金融贸易机构在外 滩沿线和江西路以东地区,严格控制建筑密 度,保护外滩建筑风貌;商务办公和商业服务 建筑在河南中路沿线.适当控制建筑高度,结 合现有的联谊大厦,华东电管大楼,解放,文 汇大厦,再建若干高层建筑,商住综合大楼在 苏州河沿岸地区. l,2供热 外滩CBD内现有小型锅炉54台,其中 47台烧煤,7台烧油,年耗煤量8424吨,耗油 量2640吨;规划中将取消烧煤锅炉.现有煤 气中压管道直径500,200ram经过中f1.i东 一 路,河南中路及延安中路一带,有6个中一 低压调压站规划北京东路建1000mm中压 煤气管一根. 现有3个35KV变电站,供电能力总计 5万KVA.规划拟建35KV变电站2个.并 在河南路.广东路相交处广场设220KVA变 电站1个.总计供电能力达3O万KVA 1.3供暖空调 根据对外滩CBD地区69幢建筑的抽样 调查,说明该地区空调的使用尚未普及,除了 几幢新建大楼采用集中空调外,一些老大楼 多数使用分散的局部空调建筑物冷热源装 置与空调方式:夏季空调基本上以电为动力, 冬季烘热以燃煤为主要动力. 2.上海外滩CBD应用DHC技术的可行性分 析 2.1代表性地嫂的选择 在进行可行性分析中,首先涉及到的是 DHC的规模.鉴于外滩CBD范围内现有的 建筑物密度高,自然地块(街坊)面积小,道路 狭窄,且地下管线密集.DHC的规模如果过 大,势必跨越过多的地块,管线难以穿过道 路,从而增加了实施DHC的难度因此在进 行外滩CBD应用DHC的可行性分析时.将 DHC的规模限定在1,3个自然地块. DHC的规模过大,站房设备,管网等一 次性投资必然很大.建设周期长,跟不上 CBD置换改造的步伐.根据上海虹桥,漕河 泾,闽行三个开发区集中烘热规划和浦东陆 家嘴地区规划建设的经验教训.对大规模的 DH或DHC规划设想往往会成为难以实现 的’纸上谈兵’ 在外滩CBD中有代表性的地块.首先应 该是地块内的建筑物的性质,完全符合金融, 贸易功能的要求,其次是外部能源供应条件 较好,有利于实现DHC.为此选择了面临外 滩的184地块,作为可行性分析的对象. 184地块东临中山东一路外滩,西临四 JI{中路,南为福州路.北为汉口路占地面积 17554平方米,现有建筑总面积为73253平 方米原有单位市政府(原汇丰大楼)已搬迁, 区域哄热I996.6 j丕有海关,市粮油分公司,市金属公司 等,拟最换成金融机构.其中除原汇丰大楼底 层有集中空调和采暖设备外,其余建筑均无 完善的空调和采暖设施.该地块年耗煤量8O , 9o吨,年耗电量100万度.现有锅炉房1 座.内设燃煤锅炉3台,其中蒸汽锅炉1台. 热水锅炉2台.地下冷冻机房l座,有活塞式 制冷机2台,总制冷量200冷吨. 根据规划+184地块内的建筑物将被嚣 换成金融机构.应设置完善的中央空调系统 为了避免空调冷热源设备重复建设和便于运 行管理,考虑采用DHC是比较理想的.原汇 丰大楼现有的锅炉房.正好位于地块中心,若 加以利用改造成DHC站房,是比较经济合 理的.中山东一路上已有直径700毫米的中 压煤气管道,为利用煤气作驱动能源提供了 有利条件.在分析中找们考虑以煤气和电力 为驱动能源. 2.2DHC的冷热自荷估算 按规划意图,该地块属于保留建筑区,因 此总建筑面积将不会有根太增减,估算负荷 可按7.5万平方米考虑,部分建筑空调面积 可按70计.估算总负荷为750×lo’kcal/h 左右,总热负荷为475×10’kcal/h左右,热 水供应负荷为7.5×10kcal/h左右. 2.3DHC的几种方案 DHC冷热源方案列表于表l. DHC冷热蠢方案衰衰l 空调砖热糠方案主氍拖源供砖供热方式蔷注 方幕1{燃气夏季:燃气连平发电+余热锅炉+暖收式制}{适用干蒸汽负荷多及 燃气热冷电联产冬季e燃气连平发屯+泉热锅炉+汽术热交换,蔷备用电源址 方辜2燃气’油)夏荤直燃式{奇热水机组翩持适肘千中小规模的 直燃式狰热水帆冬荤t直燃式玲热木机组供热T}M: 方幂3t嚣气c油)夏隼,蕉汽锅炉+暖收式制持适用于中小规模的 蒸汽暖收式制冷冬季t蒸汽锅炉+汽木热宦换T)}K: 方案4,燃气(诚)夏季e电动压蹭机+蘸汽情炉+疆收式翻冷根据冬夏拳敢荷确定 压靖式+吸收式割冷年荜蘸汽锅炉+汽水热奄换电气能源比例 21 区域供热l996.6 空堋诤热撙【方案主要能源供诤供热方式备洼 方案5电夏季电动水热积热菜制冷在景件遗台地段利用 电动水热i怿【热泵冬季:电动水热积热泵供热黄浦江水热谭 方案6燃气夏荤燃气机热泵割砖与方案l的区别不 燃气机驱动热泵季冬:燃气机热泵供热发电压绾式御冷 对tI:方案A:电十燃气夏季电动离心式制件H,{I}l诤为目撕常用的方式, 电动压缩式栅;奇冬季t燃气锅炉付t热用于单幢建筑较喜 对比方案B电夏季:空气热热泵制{{为目前常用的方式, 空气热i怿【热泵冬季空气热源热泵供热用于单幢建筑较害 2.4DHC站主要冷热源设备的投资估算比 较 在投资估算中本着如下原则:一是对诸 方案共同需要配属的设备.如室外管线,建筑 物内的空调处理设备以及水,风管路等.均未 计入在内;二是对各方案共同存在的电力,煤 气增容费和税金,贷款利息等,均未计入在 内}三是主要冷热源设备的价格.是根据今后 可能采用的设备价格计算的例如燃气遗平 发电机组,水热源热泵,燃气机热泵.目前尚 无国产设备,即采用进口设备的价格直燃型 吸收式冷热水机组,团目前国产机组的性能 尚摸不清楚,采用了进口机组的价格如果采 用国产机组价格,250万大卡/小时的机组,百元l敏量万元艘量百元 敷量百元牡量百元数量可元拄量百元 姥气遗平机如 雌气帆热泵f?百kcnl/h0×8.5,台 袅热螺护3.,_1?百元,台 蒸汽锅炉万元,台jr,o 蘸汽锅炉j00万元/台 嗳收式机坦270百k曲I/hj5万元/台 直燃式帆蛆270百k?flh45xs.5,台 电动离心帆朝250百k?I,h270万元/台 电动离心帆蛔75百kcDl,hI百元,台 水热耀热幕270百kIlh747x8.5,白 空气热热幕0百k~’d/h.x.s台 降却培12fo百,台 峄却蛴s百元,古I? 水热交换置l0o万kcu~/hl0万元,台6 水热变换器50百kI巾5万元,台】 o.4万元,平米50050Z I60 引术0O_】i元,T畹1 譬电设备1l不元,鹱3s00I500I35Z 计1857I7耵 从比较结果看.第一方案(热电联产)和 第五方案(水热源热泵)的主要冷热源设备及 一 22一 机房投资估算超过比较方案.而萁他方案(直 燃式冷热水机组,蒸汽吸受式冷水饥组,燃气 机热泵和电动离心式制冷机组)低千或接近 于比较方案 2.5主要冷热源设备仝年运行能耗费用比 较 表3列出了各方案主要冷热源设备生年 运行能耗费用的估算值.表中仅估算了主要 区域供热1996.6 能源的消耗赞用,其中电力按0.6元/度,燃 气按1.1元/立方米计算,未计入奠他消耗赞 用和维护管理费用. 对于第一方案.能耗费用为扣除了发电 效益后的净消耗费用. 主要冷热澡设备全年能耗费用比较裹衰3 项日什算茼式单竹方霉l方案2肯毒3宵毒4肯霉s肯搴6对比A 对比B {I曼气清耗?敛?墼量墼量戢量塾量赦量墼量墼量 盘瓿盘辆盘黼盘蕾盘蕾盘辆盘蕾叠蕾 汽电机组3545kl/kwh×i5?kw/34O胩cdJ/2558 m{×40oOhl,【元,舢 688.14 气机热最360.6m~/h×240Ohx4白】.1元,m’ 3曲e Q/0.85/3400keaJ/mXI200hl】元/l赜气蠕护 ×240Oh 牯气直燃式机扭7Slm/hx24.0h×3台1.1元/m3 ‘l}髌气}耗?合计75O15622” 875】7虢274.棚 电力消耗量 控电机组自耗电量{89.6+6.4)kw×4OOOh6元m 牯气韫护I93kwx台数I20c3~’Z400’h 0.元/m31 .43l,43 燕汽吸收式机组1JIkwx1200h×3白0.6元,m 直燃式帆组z.skwx24POhx3台ns- g/mj 离心式机组太机组69~kw’Ki200hX白n6元,m’25s.80 小帆组2l4kw×[200h×10白 术热氰搏最699kwX2400h×3台06元,mS03.28 水泵lB非x240~h0元,m 空气热琼热幕6元/ma66&..I1lk wxOohx台 哮冻木最大机组37kw×2400bx白致0.6元,ngo.0 中机组okx2400hx白敦3.20.O0 机组I5kw~400h台敦 专却永幂200t/h30kwxl200h×白箍0元,ml4320 400t/ll:60k~”x1200h×白箍25-鸵 500t/h:6Ohr×120oh白艏 净扣吼机2001/h:55kw×】200b×白敦l5.舢 40C~/h:I1kwxI2.0h×自傲m6元,bl 5量(度/冷吨,或立方米/冷吨). 2.单位制冷量冷热源设备投资.指每冷 吨制冷量主要冷热骡设备投资(万元/冷吨). 3.单位制冷量冷热源年能耗费.指每冷 吨制冷量主要冷热源年能耗费(万元/冷吨). 4.全建筑物能源有效利用系数.其定义 式为: e;搿船鞴滋骷簿鞴 在估算中,燃气热值按目前上海市城市 燃气热值3400干卡/立方米计算.其中的 2450为市电发电能耗.即2450千卡/度. I~[-IC方案综台比较衰衰4 垒建筑物单位持量耗气量单位冷量耗电量单位翩挣量冷单位例抟量冲 方案名称能源有效t立方米/持吨)t度/冷吨)热谭设备拄贤热源设备年运 利用系数l万元,诤吨J行赍【万元) 方案lt热电联产o.720770.796o223 方案2t燃气直燃式o.48O.S3【0.026)o6070.268 方案3r燃气蒸汽吸收式o96o.5l0o286 方案4r电动压缩十吸收式o557o846o.6l6o.164 方案5t电动术热潭热泵o.6708{6o.9070,141 方亲6燃气机热泵o6SO5g2o.636o.155 对比方寨Ar电功压缩式o.536o43,5O.634o.179 对比方案B:空气熟源热泵o.5li.19o.603o.174 3.结论与建议 3.1上海外滩CBD的功能和_誊身的特点. 为应用DHC技术提供7有利条件 首先.这一地区的建筑物密度高.用能负 荷集中.采用DHC技术可以充分提高能源 有效利用率.其次.CBD地区对环境的要求 很高,采用以清洁能源为动力的DH(,是非 常适合的. 3.2在外滩CBD发展以燃气为能源的 DHC是-要的.也是可行的. 目前上海地区煤气气源富裕.外滩CBD 有直径700毫米的中压煤气管网,规划中还 将建成直径1000毫米的中压管道,再加上液 化石油气和束海天然气的开发.可以谶地 区供应DHC所需要的燃气.近年米上海地 区工业甩气比例由5(‘下降为30.家庭用 气比例上升.用气负荷的不均匀性明显.夏季 煤气富裕较多.与此相反,上海地区的电力供 应紧张,夏季是用电高峰采用煤气空调可以 补偿夏季煤气负荷低谷.缓解供电矛盾采用 一 24一 煤气空调.在技术上是可行的.经济上也是合 理的.燃气吸收式空调采用溴化锂为制冷剂, 没有CFCs破坏臭氧屡的问题,有利于环境 保护. 建议在外滩CBD进行以燃气为动力的 DHC试点,在政策上给予适当优惠,取得经 验逐步推广. 3.3在外滩CBD采用DHC,有多种方案可 供选用. 上文提出的第1方案(热电联产)是目前 国际上较为推荐的先进技术.其能源利用率 可达70,90.虽然韧投资较大.但由于能 自产电能,可在短期内加以回收 以燃气为能源的吸收式制冷空调(包括 方案2和方案3).韧投资较低,上海地区已 有应用先例.比较容易实现.但运行费用较 高,故能源价格是重要的考虑因素. 方案4(电动离C式制冷+燃汽锅炉供 热)是较为常见的系统,估计有不少建筑仍会 采用.建议结合冰蓄冷技术的应用.避开用电 高峰. 利用黄浦江水作热源的热泵系统(方案 5).能源利用率也较高.但初投资高.回收螂 长. 燃气驱动的热泵系统(方案6)能源有效 利用率高.运行费用低.且设备紧凑,使用可 靠.目前初投资虽较高,但低千方案1.能在2 ,3年左右时间内回收.是一个裉好的方案. 3.4外滩CBD的DHC规模不宜过大.建议 在l,3个街坊冉建立rJHC站. 建议首先在184地块内进行试点.鉴于 上梅外滩CBD的特殊条件.如此规模的 DHC.可l称为小区区域供热供冷. 区域供热1996.6 ABSTRACT ThispaperalmlysesthefLlnctionsandthechar— acteriaticsofbuildings-thesuppliesofenergyre— sourcesandthereqttirementsofenvironment{n ShanghaiWahaneentralbusine.ssdistrict(CBD). Thenecessityandfeasibilityforusingthedistriet beatingandcooling(DHc)havebeenelucidated.In arepresentativeneighbourhood.sixschemes/orthe energyre自ourcesofDHChavebeenproposedand comp~redinthefollowingacrsttheestimationof iiivestment.theanllUalconsumptionandover~】l targets-Accordingtothefeaturethisdistrlet— thesca]eofDHCwouldbelimitedini,3neigh— bourhoodssadDHCusedthegasastheenergy”re— source.shouldbeadvanced. 处理船力8O—l2{,t,I1 工作压力0,8MPa 工作强度lOO 电担200V80W一】2OW 外型尺寸27/35X24l5/~m 重量6--8 25