天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室 天津 300384
摘要：
为发展循环经济、绿经济、提升能源利用水平，基于现场运行情况及发展需求，提出了基于新能源特征的多元化综合能源系统。本方案主要包括地热资源利用方案、太阳能资源利用方案、风力制热系统方案、储能技术方案、余热回收五大方面，其中太阳能资源利用方案着重介绍了光伏发电量和太阳能集热系统的计算，余热回收着重浴室余热回收和燃气锅炉余热回收进行介绍。经测算，本方案的实施可达到减少向大气中排放的二氧化碳、二氧化硫等气体共0.72万吨/年、每年节约环境治理费用102.5万元/年的效果。实现了能源系统综合利用和优化运行，进而促进能源的可持续发展。 防水摄像头
关键词：绿经济；多元化能源利用；可持续发展
1.前言
依据项目现有能源结构形式，发展循环经济、绿经济做好示范作用，解决校园内供热/制冷的能源需求。在现有建筑面积和制冷、制热需求勘查工作程度的基础上，根据资源量合理布局，综合利用、科学开发，兼顾经济社会和资源、环境协调发展，保护与开发并重，开源与节约并举。
2.多元化综合能源规划方案
（1）地热资源利用方案
地源热泵系统实际最大释热量发生在与建筑最大冷负荷相对应的时刻。包括：各空调分区内水源热泵机组释放到循环水中的热量（空调负荷和机组压缩机功耗）、循环水在输送过程中得到的热量、水泵释放到循环水中的热量。将上述三项热量相加就可得到供冷工况下释放到循环水中的中热量。 地源热泵实际最大吸热量发生在与建筑最大负荷相对应的时刻。包括：各空调分区内热泵机组从循环水中的吸热量（空调热负荷，并扣除机组压缩机耗功）、循环水在输送过程中失去的热量并扣除水泵释放到循环水中的热量。将上述前两项热量相加并扣除第三项就可得到供热工况下循环水的总吸热量。
最大吸热量和最大释热量相差不大的工程，应分别计算供热与供冷工况下地埋管换热器的长度，取其大者，确定地埋管换热器；当两者相差较大时，宜通过技术经济比较，采用辅助散热(如增加冷却塔)或辅助供热的方式来解决，一方面经济性好，同时也可避免地下因吸热与释热不平衡引起岩土体温度的降低或升高。全年冷热负荷平衡失调将导致地埋管区域岩土体温度持续升高或降低，从而影响地埋管换热器的性能，降低地埋管换热系统的运行效率。因此，本设计中采用了有辅助冷却塔的双冷凝系统。
（2）太阳能资源利用方案
雨水弃流井1.光伏发电量计算
太阳能发电系统的发电量采用估算值，其表达式如下：
Q=q×/1000 (1)
式中：Q—太阳能总发电量，kW；
q—单块太阳能电池板发电量，W；
—太阳能板数量，块；
太阳能供热系统的供热量采用估算值，计算太阳能集热器的面积首先确定太阳能系统提供的热量是多少，虽然根据前面的计算我们已经得出建筑物的采暖热负荷，但这些能量有多少由太阳能集热系统提供的决定于太阳能保证率。为准确计算太阳能集热系统需要提供能量，需要合理选取太阳能采暖系统的保证率。这里强调说明太阳能保证率是指晴好天气的保证率而不是采暖季的平均保证率。这一数值要根据投资规模和建筑物实际情况综合考虑，并征求用户意见，一般选取f=50%。
2.太阳能集热系统计算
(2)
(3)
式中：
—太阳能集热器面积，；
—需要由太阳能集热系统提供的热量，MJ；
H—采暖期晴好天气太阳辐照量，；
；
—采暖期内建筑物日总耗热量，；
f—太阳能采暖系统的保证率，50%。
为了节约投资推荐采用内置换热式单水箱太阳能采暖供热水系统，通过换热器在采暖的同时为用户提供生活热水。设计原则：太阳能集热器产生的热量扣除白天采暖需要后剩余能量以显热形式储存在储热水箱中，水箱上限温度比当地热水沸点温度低15℃左右，下限温度不宜＜5℃；如有排回防冻措施，还要考虑晚上防冻排回液体的容量。
当太阳能采暖系统在晴好天气的保证率＞30%时，太阳能集热器在白天得到的能量转换为热能后能被建筑物完全消耗，剩余部分的热量以热水的形式储存在水箱中供夜间采暖使用，这些热水的容积按公式（4）、公式（5）、公式（6）计算。
(4)
(5)
(6)oju
式中：
—水的电压比热容，特警用无人机为宝宝空投奶粉；
V—储热水箱有效容积，；
—水的密度，1000；
储热水箱内水的上限温度，；
储热水箱内水的下限温度，；
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H—采暖期晴好天气太阳辐照量，；
—太阳能集热系统的综合效率，%
建筑采暖白天所需要热量,;
—采暖期内建筑物日总耗热量，。
注：此计算中白天采暖热负荷和夜晚相同。
整体布置面积及规模需依照现场实际安装条件勘测。
（3）风力制热系统方案
风力机作为风能制热系统中将风能转换为机械能的动力设备，决定了输入致热器能量的大小，是整套系统的重要组成部分。相比于水平轴风力机，垂直轴风力机可适应任意方向的来流，无需复杂的转向和调速机构，结构较为简单，可靠性高，同时具有叶片受力特性相对稳定、机组寿命长等优点。而风能致热器对风的品质要求不高，这就使得垂直轴风力机与致热器的结合成为可能。此外，随着对垂直轴风力机的研究日益深入，原来限制垂直轴风力机发展的难题也逐步得到了解决。对于垂直轴风力机叶尖速比不能大于1的问题，研究网络滤波器
人员提出了新型的达里厄式H型垂直轴风力机，其叶尖速比不仅可大于1，甚至可达到6，这就从根本上解决了垂直轴风力机风能利用系数偏低的问题。对于垂直轴风力机启动风速较大的问题，通过一定的技术手段如设计合适的翼型和安装角，使得H型垂直轴风力机在2m/s的来流时即可启动，远低于小型水平轴风力机4~5m/s的启动速度。
对风能致热系统而言，由于风能的不稳定性和用热负荷的不断变化，可规模化利用、实用的风能致热系统必须具备一定的热能存储能力。因此，作为调整能量平衡的蓄热装置是风能致热系统中不可缺少的组成部分。
1 隔板 2 挡板 3 热管 4 蓄热室 5 取热室 6 加热室 |
图1 蓄热装置示意图 |
|
相变蓄热装置作为风能致热系统不可或缺的组成部分，如图1所示。可以保障蓄热介质蓄热/放热的顺利进行，其使用周期、安全性和结构优化是研究重点。因此选用成套机组设备纳入整体多能源利用系统中，并合理安排循环过程。
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