
在现代建筑能源系统中,冷热电三联供(CCHP, Combined Cooling, Heating and Power)技术因其高效、节能和环保的特点,正逐步成为城市商业综合体、医院、工业园区等大型公共建筑的重要能源解决方案。该系统通过一次能源的梯级利用,同时满足用户的电力、制冷和供热需求,显著提升了能源综合利用率。其中,空调系统的能耗在建筑总能耗中占比极高,尤其是在夏季制冷高峰期,因此,如何在冷热电三联供系统中实现空调节能,已成为提升整体系统能效的关键环节。
冷热电三联供系统的核心在于“以热定电”或“以电定热”的运行策略。系统通常由燃气内燃机或微型燃气轮机发电,产生的电能供给建筑使用,而发电过程中产生的高温烟气和缸套水余热则被回收用于驱动吸收式制冷机或提供生活热水。这一过程实现了能源的多级利用,使一次能源利用率可达80%以上,远高于传统分产模式下的40%-50%。在这一架构下,空调系统的制冷负荷主要由余热驱动的吸收式制冷机制备冷水来承担,从而大幅减少对电网电力驱动的压缩式制冷机的依赖,直接降低了空调系统的电耗。
空调节能的关键在于优化冷热电三联供系统的运行策略与设备匹配。首先,应根据建筑的实际冷、热、电负荷特性进行系统容量设计。例如,在夏季白天制冷需求高、电力需求也较大的时段,系统可优先运行发电机组,利用余热驱动制冷,实现“以电带冷”。而在夜间或过渡季节,若电力需求较低,则需避免过度发电造成能源浪费,此时可采用“以冷定热”策略,根据空调负荷调节发电量,确保余热与制冷需求相匹配。合理的负荷预测与调度控制是实现节能运行的基础。
其次,吸收式制冷机的性能直接影响空调系统的能效。目前广泛应用的溴化锂吸收式制冷机虽然不直接消耗电能,但其性能系数(COP)通常低于电动压缩式制冷机,因此需通过优化运行参数如冷却水温度、溶液浓度等,提升其制冷效率。同时,结合高效的板式换热器和智能控制系统,可以进一步降低循环水泵的能耗,提高整个制冷环路的输送效率。
此外,冷热电三联供系统中的空调节能还需考虑与建筑能源管理系统的集成。通过引入楼宇自动化系统(BAS)和能源管理系统(EMS),实时监测室内外温湿度、人员密度、光照强度等参数,动态调节空调送风量、水系统流量和末端设备启停,避免过度制冷或能源浪费。例如,在会议室、报告厅等人流变化大的区域,采用变风量(VAV)系统配合CO₂传感器,可实现按需供冷,显著降低空调能耗。
值得一提的是,冷热电三联供系统还可与可再生能源技术协同运行,进一步提升节能效果。例如,将太阳能光伏系统作为补充电源,与三联供系统形成混合能源网络;或利用太阳能集热器预热进入吸收式制冷机的热水,减少燃气消耗。在冬季,系统产生的余热可用于地板采暖或新风预热,替代传统的电加热方式,实现供暖节能。
从全生命周期角度看,冷热电三联供系统的初期投资较高,但其长期运行带来的节能效益和碳排放削减具有显著优势。以某典型商业综合体为例,采用CCHP系统后,年节电量可达20%以上,空调系统能耗下降约30%,同时每年减少二氧化碳排放数百吨。随着天然气价格趋于稳定和碳交易机制的完善,此类系统的经济性将进一步凸显。
综上所述,冷热电三联供系统为建筑空调节能提供了系统性的解决方案。通过合理设计系统容量、优化运行策略、提升关键设备效率以及融合智能化控制手段,不仅能够显著降低空调能耗,还能提升能源利用的整体效率。未来,随着能源互联网和智慧城市建设的推进,冷热电三联供系统将在更多场景中发挥其节能潜力,推动建筑领域向低碳、可持续方向发展。
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