燃氣空調在世博園區浦西區域應用和發展前景

摘 要

1 世博園區浦西區域基本概況2002年12月國際展覽局舉行第132次成員國代表大會上，經過四輪投票，中國上海最終勝出。成為2010年世博會舉辦地。2010年世博會園區選址在上海中心城
1 世博園區浦西區域基本概況
2002年12月國際展覽局舉行第132次成員國代表大會上，經過四輪投票，中國上海最終勝出。成為2010年世博會舉辦地。2010年世博會園區選址在上海中心城區黃浦江兩岸，位于南浦大橋與盧浦大橋之間，世博園區總體規劃面積控制在6.68km2，其中浦西區域約1.96km2。為盧浦大橋、中山南一路、南浦大橋、黃浦江合圍的范圍。浦西區域規劃紅線范圍面積約1.35km2，紅線范圍包括圍欄區和配套區兩部分。圍欄區規劃面積為0.75km2。世博會圍欄區內的用地分成5片，編號分別是A、B、C、D、E，浦西區域內由西向東為D和E兩個片區。世博園區用地分區見圖1。
 
    按《上海世博會規劃區控制性詳細規劃》，“城市足跡”和“城市未來”2個主題館分別位于浦西D、E片區，使用工業遺產建筑改造的展館，場館主要以企業參展方為主。D片區位于浦西盧浦大橋以東，世博軸以西的園區中心位置，包括北岸濱江綠洲、部分企業展館等。D片區是世博規劃區的重要組成部分，原址主要是有140年歷史的江南造船廠，規劃將江南造船廠的歷史建筑作為整體工業文化遺產予以保留，結合老廠房改建成大型聯合企業館，并作為永久保留建筑。D片區主要有博物館、綜藝大廳、文明館、能源中心、配套設施以及中船集團、震旦集團、可口可樂、中國航空等十幾家企業聯合館，建筑面積約126600m2，建筑物制冷采暖全部采用燃氣中央空調。浦西E片區位于浦西世博軸東側，包括世界博物博覽館和獨立企業館。世界博物博覽館將利用江南廠東部的原潛艇總裝車間改擴建而成，這里將收集和展示來自全世界各時期的文化精品，會后留給上海一個世界級的文化和展示研究中心。E片區主要是城市最佳實踐區，有未來館等，E片區建筑物制冷采暖部分采用燃氣中央空調。
2 世博園區浦西區域天然氣供氣方案
方案一(0.8MPa供氣方案)：
   世博園區浦西區域的高壓天然氣管網規劃來自漕寶路現狀1.6MPa天然氣高壓管(暫運行1.6MPa，將來運行0.8MPa)延伸至龍漕路，再經龍漕路、龍水北路、龍華路、龍華機場，沿黃浦江邊排至龍華東路魯班路口。規劃在龍華東路、魯班路口設置一座高中壓調壓站，通過龍華東路、半凇園路從蒙自路、局門路、制造局路、西藏南路、保屯路以及南車站路路口接出天然氣向世博園區供應，以保證世博園區浦西園區天然氣的正常使用。
    經過與市規劃部門的征詢，認為該方案中初步確定的高壓站站址(龍華東路、魯班路口)無法實施，由于沒有管位，0.8MPa次高壓管道無法敷設到魯班路。
   方案二(0.4MPa供氣方案)：
    浦西世博園區天然氣氣源，由于受消防安全間距、管位、調壓站建設用地等條件的限制，規劃自漕寶路高中壓調壓站，延伸0.4MPa中壓管道至宜山路、斜土路，再從蒙自路、局門路、制造局路、西藏南路、保屯路以及南車站路路口接出，向園區的用戶供應天然氣。
    由于漕寶路現有高中壓調壓站擴建的可行性不大，而且該站距離世博園區浦西區域以及市中心地區的輸送距離較遠，不利于提升市中心區域的供氣壓力，而且管道要經過市區的多條重要道路，不論是新排管道還是對現有燃氣管道進行改造實施的難度過大。
經過綜合權衡，區域內集中用氣量變小，調整以上供氣方案。最終確定的氣源方案為：直接采用現狀和規劃的0.4MPa天然氣管道為世博園區浦西區域供氣。接入點共3處：龍華東路/魯班路路口DN300管道；局門路/中山南一路路口DN300管道；西藏南路/中山南一路路口DN300天然氣管道。見圖4。
 
3 D片區燃氣空調應用可行性分析
    D片區建筑物制冷采暖全部采用燃氣中央空調系統集中供冷和采暖，在園內分街區設置集中能源站。為街區內的臨時建筑物、構筑物提供空調需求。能源站按負荷分布均勻、管網系統便利原則布置，單個能源站滿足多個場館的需求。世博會會期是2010年5月1日至10月31日，制冷時間約184天，總制冷量28494kW。
3.1 設計依據
3.1.1業主設計任務書
3.1.2相關的批準文件
3.1.3相關規范、標準和規程：
    《世博會臨時建筑物、構筑物設計標準》(DG/TJ08-2026-2007)
    《采暖通風與空氣調節設計規范》(GB50019-2003)
    《公共建筑節能設計標準》(GB50189-2005)
    《遠大暖通空調設計規范》(JNY06072821-2006)
    《城市區域環境噪聲標準》(GB3096-82)
    《燃氣直燃型吸收式冷熱水機組工程技術規程》(DGJ08-74-2004/J10430-2004)
3.2 燃氣空調設計選型，見表1。
3.3 燃氣空調技術參數，見表2。
表1 燃氣空調設計選型
地塊
面積(m2)
設備型號
數量(臺)
可供能量(kW)
文明館
20000
BYZ200
2
4652
博物館
5000
BYZ50
2
1163
綜藝大廳
11500
BYZ125
2
2908
企業聯合館
15000
BYZ150
2
3489
能源中心
70000
BYZ40O
2
15119
BYZ500
1
配套設施
5100
BYZ50
2
1163
總計
126600
/
25
28494
表2 燃氣空調技術參數
機型
BYZ500
BYZ400
BYZ200
BYZ150
BYZ125
BYZ50
制冷量(kW/h)
5815
4652
2326
1745
1 454
582
冷水流量(m3/h)
714
571
286
214
179
71.4
天然氣耗量(m3/h)
424
340
169
127
106
42.2
制冷耗水量(t/h)
15
12
6
4.5
3.8
1.5
配電(kW)
 
 
 
 
 
 
主機
31.9
25.2
16.7
11.6
9.8
5.8
泵組
200
126
78.4
56.4
47
15.6
塔組
55.5
44
22
15
15
11
總配電量
287.4
195.2
117.1
83
71.8
32.4
表3 未做隔聲設計前運行噪聲值 dB(A)
機型BYZ
50～200
≥250
直燃機
≤58
≤60
泵組
≤57
≤59
冷卻塔(超低噪聲冷卻塔)
≤57
≤57
    隔聲處理后：在機房外1m處，白天噪聲值≤60dBA，晚上噪聲值≤50dBA
3.4 與傳統電制冷方式比較
3.4.1基本參數見表4
表4
序號
參數
數值
單位
l
額定負荷制冷COP
1.36
/
2
制冷天數
184
d
3
天然氣熱值
35.5
MJ/m3
4
1m3天然氣的標準煤當量
1.21×10-3
t
5
電網發1度電所需標準煤
350
g/kWh
6
傳統電制冷COP
5.0
/
7
日運行小時數
14
h/d
8
平均負荷系數
0.65
/
9
電力輸送效率
85%
/
3.4.2能源價格
    上海市平均電價0.90元/kWh，對納入燃氣空調推進計劃并單獨計量的燃氣空調，根據每月實際耗用量計價，實行分段定價，累進遞減，每月結算。天然氣具體價格標準如表5。
3.4.3世博期間冷源能耗
   世博期間總冷量：28494kW×14h/d×184d×0.65=47.7×106kWh(約4.1×106萬大卡)
    世博期間主機耗能：燃氣空調耗氣量4.1×106萬大卡÷1.36÷0.85=350萬m3
    電制冷機組耗電量47.7×16kWh÷5.0=950萬kWh(即9500MWh)
    世博期間輸配系統耗電(輸配系統是指空調水泵、冷卻水泵及冷卻塔)，見表6。
3.4.4運行費用比較見表7
3.4.5環境影響分析
1m3天然氣產生的二氧化碳量是1.98kg，每公斤煤排放的二氧化碳量2.5kg。
4 結語
表5 天然氣價格
月耗用量
＜4萬m3
4萬m3～10萬m3
＞10萬m3
運行時間
4月～11月
12月～3月
4月～11月
12月～3月
4月～11月
12月～3月
定價(元)
2.65
2.85
2.60
2.80
2.55
2.75
表6
燃氣空調輸配系統耗電量
1116.3kW×14h/d×184d×0.65=1869MWh
電制冷機組輸配系統耗電量
2850kW×14h×184d×0.65=4772MWh
注：燃氣空調輸配系統為1116.3kW(數據來自遠大空調公司樣本，詳見表2)，電制冷機組輸配系統配電量為2850kW(數據來自設計單位提供的初步設計方案)。
表7
項目
燃氣空調方案
電制冷方案
    總天然氣耗量(萬m3)
    350
—
    總電耗量(MWh)
    169
    9500+4772=14272
    總運行費用(萬元)
    1060
    1284
注：①與電制冷機組方案相比，燃氣空調方案運行費用減少17%，世博會期間可節省224萬元；
②上述方案還未計算基本電費，否則燃氣空調優勢更大。
表8 CO2排放量比較
項目
燃氣空調方案
電制冷機組方案
天然氣耗量(m3)
3.5×106
—
電力耗量(kWh)
1869×103
14272×103
電網發電標準煤耗量(t)
770
5877
總CO2­排放量(t)
8855
14693
注：與傳統方案相比，燃氣空調方案CO2排放量減少40%，每年減排CO2 5838t。
    燃氣空調是以燃氣為能源的空調設備，可同時解決制冷，采暖、熱水供應問題。與電空調相比，燃氣空調具有能源利用效率高、負荷調節性能好、環境效益明顯等特點，并對削減電力高峰負荷、平衡燃氣季節峰谷，提高電力設備和燃氣管道利用率都有很好作用。燃氣空調作為一種清潔和綠色環保能源的利用在前幾年已經得到了一定的發展和應用，特別是2004年市政府出臺《關于本市鼓勵發展燃氣空調和分布式供能系統的意見》(滬府辦[2004]52號)后。燃氣空調取得了進一步的發展。
    2008年11月15日上海市人民政府辦公廳關于專發市發展改革委等五部門制訂的《上海市分布式供能系統和燃氣空調發展專項扶持辦法》的通知，通知明確：2008年1月1日至2012年年底，在本市范圍內醫院、賓館、大型商場、商務樓宇、工廠等建筑物建成并投入使用，納入市推進計劃的單機規模1萬kW以下的分布式供能系統項目和燃氣空調項目的單位，屬于本辦法支持對象。對分布式供能系統和燃氣空調項目單位給予一定的設備投資補貼，標準為：分布式供能系統按1000元/kW補貼，燃氣空調按100元/kW制冷量補貼。對分布式供能系統、燃氣空調項目的燃氣排管工程，優先列入道路掘路計劃，絕路修復費按現行市政定額標準收費(不收取加倍掘路修復費)。
    按照規劃先行，科技保證，政策扶植，市場運作的原則，前幾年原上海市市政局已經完成了燃氣空調和分布式供能系統的發展規劃，目前規劃正在進一步完善中。
    原上海市標準《燃氣直燃型吸收式冷溫水機組管道供氣工程技術規程》(DBJ08-74-98于1996年開始編制，經上海市建設委員會批準，于1988年11月1日開始執行，經過幾年來的實踐，《規程》對本市燃氣空調的發展和應用取得了良好的效果，但隨著技術的發展和科技的進步，原來的《規程》已經不能適應實際需求，2004年3月由燃氣集團牽頭重新進行了修編工作，特別增加了燃氣空調設置在建筑樓宇各部位的建筑要求，2004年12月15日修編完成的《燃氣直燃型吸收式冷熱水機組工程技術規程》開始施行。
燃氣空調在設計、制造、運行管理、燃氣配套等方面已經積累了豐富的經驗，在市場上也已經被人們所接受。2009年隨著東氣、西氣、川氣、LNG等多路氣源進入上海，這將為世博園區天然氣大規模的應用能源保證。走節能型、環保型燃氣空調之路是發展趨勢。
 
(本文作者：姚斌 上海大眾燃氣有限公司 200060)