前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的城市建筑電能源供給方式，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。

0引言   21世紀能源以及環境問題已經成為了各國的頭等問題。如何合理、安全的使用能源變成了世界性的課題。建筑是城市中的基本場所，也是大量消耗能源資源的重要環節。我國建筑耗能的數字非常驚人:在建造和使用過程中直接消耗的能源占全社會總能耗的20%。根據發達國家的發展經驗，這一比例將逐步提高35%左右，建筑能耗極有可能在不遠的將來成為我國第一耗能大戶。我國建筑不僅耗能高而且能源利用效率相對較低，單位建筑能耗比同等氣候條件下的發達國家高出2～3倍。因此，中國要走可持續發展道路發展節能與綠色建筑已刻不容緩。   1四種建筑能源供給系統介紹   1．1壓縮式制冷機組+鍋爐+電網系統［1］   壓縮式制冷機組+鍋爐系統+電網的方式是目前建筑中最常用的供能方式。夏季時，電驅動制冷機組開啟提供冷量。冬季時，開啟鍋爐供暖。一年四季電量全部由電網給出。該系統設計和運行都很簡單，缺點是不夠節能，有時鍋爐余熱能超過200℃，沒有達到梯級利用。   1．2分布式三聯供系統［2］   天然氣熱電冷三聯供系統是以天然氣為一次能源，同時產生熱、電、冷3種二次能源的聯產聯供系統。天然氣首先進入小型燃氣輪機產生電力，然后燃氣透平排放出來的高溫尾氣驅動吸收式制冷機制冷或通過鍋爐供熱，滿足用戶對熱電冷的各種需求。系統具有效率高、可靠性強及污染物排放低等特性，但是系統所產生的熱量往往造成了供大于求，造成了熱浪費。   1．3地域熱泵+電網系統［3－5］   地源熱泵系統是利用地下土壤溫度相對穩定的特性，通過深埋于建筑物周圍的管路系統采用熱泵原理，通過少量的電能輸入，完成熱交換的一種技術。地球一年四季其地表5m以下的土壤溫度十分穩定，是一種清潔的可再生能源。夏季時土壤溫度低于大氣溫度，冬季時土壤溫度高于大氣溫度。地源熱泵機組工作原理就是在夏季從土壤提取冷量，由熱泵原理通過空氣作為載熱劑降低溫度后送到建筑物中，再配以少量電能完成冷量的提供。而冬季，則從土壤中提取熱量，由熱泵原理通過空氣作為載冷劑提升溫度后送到建筑物中，再配以少量電能從而實現提供熱量的過程。與傳統的供能系統比較，地源熱泵系統運行費用相對較低，排放的污染物也很少。但是地源熱泵的可持續性一直受到懷疑。土壤溫度恢復可能跟不上使用溫度的要求。某些地區冷量需求較多，若干年后夏季土壤溫度會逐步上升而導致地源熱泵制冷能效下降，而在熱量需求多的地方，若干年后冬季土壤溫度會逐步下降而導致地源熱泵制熱能效下降。此外，巨額的初投資費用和難度較高的設計也是重要缺點。一年四季電量全部由電網給出。   1．4太陽能+電網系統［6］   太陽能制熱是指通過太陽能集熱器將自來水加熱，再把這部分熱量送到大樓內，此技術已經在全球大規模使用。直接利用太陽能制冷是指主要應用太陽能系統通過太陽能集熱器以及加上一部分輔助熱源提供的熱能將自來水加熱，利用太陽能轉換的熱能驅動進行制冷，這部分熱水(大約為70℃)主要提供給吸收式制冷機來滿足負荷要求，機組的制冷系數可達0.8。這種制冷方式成本低、無噪音、無污染，這樣就能夠實現太陽能全年高效利用。一年四季電量也全部由電網給出。眾所周知，太陽能利用運行費用的低價位和清潔是太陽能的主要優勢。同時，天氣因素、地理環境對太陽能利用的影響是起決定性的。   1．5系統優化［7］   無論是采用地源熱泵系統還是太陽能系統都受到了自然條件很大的影響。現在也有很多研究機構對以上兩種系統做了優化，以下就是兩種最具代表性的方法。某些地區因為夏季地源熱泵的冷凝器會產生大量熱量，如果直接排入地下會導致地源溫度緩慢上升，若干年后地源熱泵的制冷能效會大幅度下降從而導致地源熱泵不再具有節能性。這部分熱量通過換熱器換熱成生活熱水(大約為55℃)則可以節省大筆的燃料費用，不但可以節省至少20%的燃料費用而且也提高了地源熱泵長期運行的可靠性。與此相反，某些地區冬季熱量不足。可以利用夏季太陽輻射強度大的特點，太陽能集熱器收集的能量除了可以滿足供空調運行，余熱可提供洗浴和生活熱水，剩余熱量通過蓄熱井儲存在地下，以備冬用。到了冬季，太陽輻射強度明顯達不到要求，此時就可以用地源熱泵系統作為太陽能系統的輔助熱源從土壤中取出熱量。   2應用實例   上海某大廈是一座現代化的涉外辦公室，大廈占地面積8600m2，總建筑面積49650m2，地下一層，地上二十七層，建筑總高度98.5m。白天需要不間斷的電能。此外在夏季和冬季分別需要冷量和熱量，夏季不提供生活熱水。圖1所示為該大廈2010年逐月冷熱電負荷圖。   2．1壓縮式制冷機組+鍋爐+電網系統   大廈現采用壓縮式制冷機組+鍋爐+電網的供能組合，其中4臺288kW螺桿式壓縮機，3臺4t/h柴油鍋爐，一年共消費電力450kWh，柴油176t。花費電費約430萬元，油費約97萬元。總和為527萬元。   2．2分布式三聯供系統   天然氣熱電聯產價格為2．05元/m3，天然氣熱值取35．2MJ/m3。.與傳統的供能方式比分布式三聯供系統年運行費用約為510萬元，約為傳統供能方式運行費用的9%。又由于天然氣污染物較少，碳的含量也比煤少，二氧化碳減排率為11%。   2．3地源熱泵系統   上海地區屬于“夏熱冬冷”地區，近幾年最熱月平均氣溫已達30.2℃，最冷月平均氣溫為4.2℃。高于35℃的酷熱天氣長達半個月至一個月，日平均溫度低于5℃的天數長達兩個月以上。每年傳給土壤的冷熱量基本相同，能充分發揮土壤蓄能的作用，適合于地源熱泵系統。該大廈前有一片空地約1500m2，可提供該大廈地源熱泵系統布管的土壤面積。因此該項目用地源熱泵空調系統是非常適合的。一般在上海鉆孔間距是4～6m，深度是60～80m，按夏季換熱量40W/m，冬季30W/m計算，夏季節約用電約16.2%，冬季節油約17.7%，節能率約17%。年運行費用約為490萬元。#p#分頁標題#e#   2．4太陽能系統［6］   假設大廈樓頂有1000m2的空地可以用來安裝太陽能集熱器，且有小部分余熱可用來利用。查閱資料得:可提供制冷、供暖功率200kW，集熱器平均日效率35%～40%，采用單效溴化鋰－水吸收式制冷機，熱媒水88℃，冷媒水溫度8℃，COP約0.7。節能率超過20%，二氧化碳減排率也為20%，年運行費用約為480萬元。   2．5地源熱泵聯合太陽能系統［8－10］   如果大廈即安裝地源熱泵系統又安裝太陽能系統(兩者串聯安裝)，則新能源利用率會進一步提升。夏天利用地源熱泵冷凝器中產生的熱量轉化為熱水(可達55℃)再通過太陽能集熱器轉化為溫度更高的熱水來驅動熱水吸收式制冷機制冷;冬天，當太陽能足夠時地源熱泵系統則可較少的與大地換熱，太陽能不夠時則與大地較多的換熱，更增加了地域熱泵的可持續性。(東南大學暖通實驗室已有相關實驗研究)節能率可達37%，年運行費用為445萬元。   2．6對比分析   各種供能方式與傳統供能方式的節能量從高到低依次為:太陽能系統、地源熱泵系統以及分布式系統。太陽能系統節能量很可觀，但是受到天氣場地等因素的影響而非常的不穩定也很難預測而且還需要一部分的輔助熱源驅動制冷系統;地源熱泵系統運用設計前必須了解好該地區的土地溫度變化的規律，否則熱泵系統不具可持續性。分布式系統不依賴電網發電，雖然節能量有限但設計成熟也是很好的清潔能源。   3結論   采用傳統的壓縮式制冷機組+鍋爐+電網的供能組合初投資費用較低，但是運行費用偏高且產生的有害氣體也較多，不利于節能減排。同時也不助于申請到LEED認證和綠色建筑評價標準。分布式三聯供系統最大的優點是不被電網的限電措施牽制，同時產生的有害氣體也很有限，但是主要依靠天然氣的三聯供系統容易受到天然氣價格波動的影響。無論是地源熱泵系統還是太陽能系統都是近年來比較成熟且國內外有很多成功案例的新能源系統，節能潛力巨大，且對環境污染程度微乎其微，可以幫助申請LEED認證和綠色建筑評價標準，但是兩者受地域氣候、安放設備場地等客觀因素影響過多，且初投資過大。筆者認為如果有足夠的資金且在適合的地理環境中，地源熱泵系統和太陽能系統應盡量且合理設計利用這些新能源，在天然氣充足的地方分布式三聯供系統也是個很好的選擇。