一、不同用途建筑物应采用不同的分布式能源系统和不同的排热回收装置
1．不同用途建筑物冷、暖、热水、电的峰值负荷不同，全年负荷量也不同，故应根据负荷的
性能质选择分布式能源的燃气机类型。
表 1、表 2 分别表示宾馆、医院的峰值负荷和全年负荷量。表 3、表 4 分别表示燃气内燃机和
燃气轮机的排热回收量。燃气轮机分为大中型（20000kw）、小型（1000~20000kw）和微型
（<1000kw），分布式能源系统中常使用的是小型和微型燃气轮机，微型燃气轮机的压比约为
，透平进口温度约为 1000℃，出口烟气温度约为 650℃，回热器排温（出口烟温）小于 320℃。
燃气轮机和燃气内燃机的主要区别见表 5。从表 5 可知，燃气轮机的排热量全部为 450~550℃
烟气的排热量，排热量/发电能力较大，烟气温度较高，当建筑冷、热负荷较大或需要蒸汽负
荷量较大时，可采用这种方式。当建筑要求生活热水负荷较多时，由于生活热水所需温度较低，
故可采用燃气内燃机方式。
表 1 宾馆、医院的峰值负荷
宾馆 医院
建筑面积（m2） 25270 14342
冷负荷（kcal/m2·h）
采暖负荷（kcal/m2·h）
生活热水负荷（kcal/m2·h） 20
电负荷（热源辅机除外）（w/m2）
蒸汽负荷（kcal/m2·h）
表 2 宾馆、医院的全年负荷
宾馆 医院
建筑面积（m2） 25270 14342
全年冷负荷（Gcal/m2·a） （%） （%）
全年采暖负荷（Gcal/m2·a） （%） （%）
全年生活热水负荷（Gcal/m2·a） （%） （%）
全年蒸汽负荷（Gcal/m2·a） （%）
全年电负荷（kwh/m2·a）
表 3 燃气内燃机的发电机容量和排热回收量（最大值）的关系
发电能力（kw） 100 200 300 400 600 900
水套排热（Mcal/h） 97 194 290 386 580 869
排气排热（Mcal/h） 54 108 163 217 325 488
排热
回收
量 合计（Mcal/h） 151 302 453 603 905 1358
排热量/发电能力
表 4 燃气轮机的发电机容量和排热回收量（最大值）的关系
发电能力（kw） 200 400 1000
排热回收量（Mcal/h） 392 783 1782
排热量/发电能力
表 5 燃气轮机和燃气内燃机的主要区别
燃气轮机 燃气内燃机
发电效率（%） ~（小型、微型） ~45（柴油内燃机）
排热量/发电能力（Mcal/h/kw） ~
排烟温度和排气排热量 450~550℃
（全部排热量）
400~450℃，约为全部排热量的
35%
水套出口水温和水套排热量 55~90℃，约为全部排热量的
65%
2．不同用途建筑物应采用不同的排热回收装置
（1）选择排热回收装置的重要性
排热回收是分布式能源特有的技术，利用排热量的多少和排热装置的效率直接决定了分布式能
源系统的经济性、节能性，同时还对系统的初投资、占地和系统的可靠性、耐久性和维护保养
性有很大的影响。选择排热回收装置的一般原则是使冷（热）负荷和电负荷达到平衡，以便充
分地利用排热量，提高分布式能源系统的能源利用率。
（2）排热回收装置
℃ 配套烟气型冷热水机，即不通过余热锅炉的热转换环节的排热利用方式。主要型式有：发
电机配套低温尾气型冷温水机，制冷机利用发电机 230~350℃的尾气，单效循环进行制冷或制
热；发电机配套高温尾气型冷温水机，冷温水机利用发电机 380℃以上的尾气，双效循环进行
制冷、制热或提高生活热水，发电机配套高温尾气补燃型直燃机，余热直燃机利用发电机
380℃以上尾气和燃料二种能源进行制冷、制热和提供生活热水；发电机配套尾气缸套水型冷
温水机，制冷机利用 380℃以上的尾气，93℃以上的缸套水二种能源，双效循环进行制冷、制
热和提供生活热水。
℃排热回收用换热器（见表 6）
表 6 排热回收用换热器的分类
排热回收形态
发生蒸汽 产生热水 产生热风
排
气
排
热
发生蒸汽用换热器
·余热锅炉
产生热水用换热器
·管壳式
·板式
·直接接触式
产生热风用换热器
·管壳式
·板式
·排气直接利用式
排
热
排
出
形
态
冷
却
水
排
热
发生蒸汽式冷却水
换热器
·沸腾冷却
产生热水式冷却水换热器
·管壳式
·板式
·直接冷却式
产生热风式冷却水换热器
·管壳式
·板式
表 6 表示根据排热排出形态和回收形态的换热器的分类。其中产生热风的空气预热器不仅要承
受 500~600℃的高温，而且燃烧气体中的凝结水对材质也有很大的影响，最近开发的板壳式换
热器（空气预热器）不仅能满足上述要求，而且传热效率较高。
（3）根据建筑的需求，选择合适的排热回收装置
℃ 我国已有燃气内燃机分布式能源系统水套排热冷却水的上限温度约为 90℃，当以它作为单
效循环吸收式制冷机热源时，机组体积大，能效系数低。
℃ 对于烟气温度为 500~600℃的排气，可采用对接式烟气冷温水机，也可采用梯级利用方式，
第一级发生蒸汽，满足工艺或吸收式制冷机的要求，第二级通过水-水换热器发生热水。
二、设计人员采用习惯俗成的冷（热）指标方法作为分布式能源系统的设计依据是不合适的
1．建筑面积和冷（热）源冷量的关系
建筑面积越大，单位面积空调冷量越小。《上海公共建筑能耗现状及节能潜力分析》通过对上
海公共建筑的调查得出，当建筑面积为 1~2 万 m2 时，空调装机冷量为 140w/m2，当建筑面积
为 2~3 万 m2，该值为 135w/m2，当建筑面积为 7~8 万 m2 时，该值为 110w/m2。原因是：大面
积的高层建筑中各部分空调使用情况差异较大，也就是说有较大的负荷参差率和同时使用率；
峰值冷量并不等于各部分和各房间的高峰负荷简单地叠加；大面积高层建筑对建筑节能相对较
重视，采取了相应的节能措施，故减少了空调装机容量。
2．我国的设计冷热负荷指标值比实际使用中最大值大得多
表 7、表 8、表 9 是我国有关供热空调设计手册中规定的冷（热）和生活热水指标值。设计时
以表 7 中的现有建筑，表 8 和表 9 为依据，将峰值冷（热）量简单叠加，并乘以大于 1 的安全
系数。按冷（热）负荷指标设计选择的结果，必然出现高估和冒估的问题，即实际负荷大大低
于估算值，如某些大楼空调装机容量即使在最热的天气也只使用一半左右。
表 7 采暖热指标推荐值
建筑物
类 型
住宅 居住区
综合
学校
办公
医院
托幼
旅馆 商店 食堂
餐厅
影剧院
展览馆
大礼堂
体育馆
现有
建筑
43~56
(58~64)
(60~67) 58~81
(60~80)
64~81
(65~80)
58~70
(60~70)
64~87
(65~80)
116~140
(115~140)
93~116
(95~115)
116~163
(115~165)
节能
建筑
28~37 28~36 27~39 30~39 27~34 30~41 99~119 79~99 99~140
注：热指标指民用建筑设计热负荷，不包括管网、热力站等的热损失。
表 8 空调冷负荷指标
建筑类型及房间名称 冷负荷指标
（w/m2）
建筑类型及房间名称 冷负荷指标
（w/m2）
商场、百货大楼：营业室 150~250
影剧院：观众席
休息厅（允许吸烟）
化妆室
180~350
300~400
90~120
体育馆：比赛馆
观众休息厅（允许吸烟）
贵宾室
120~250
300~400
100~120
展览厅、陈列室
会堂、报告厅
130~200
150~200
图书阅览 75~100
旅游、旅馆：客房（标准层）
酒吧、咖啡
西餐厅
中餐厅、宴会厅
商店、小卖部
中庭、接待
小会议室(允许小量吸烟)
大会议室(不许吸烟)
理发、美容
健身房、保龄球
弹子房
室内游泳池
舞厅（交谊舞）
舞厅（迪斯科）
办公
80~110
100~180
160~200
180~350
100~160
90~120
200~300
180~280
120~180
100~200
90~120
200~350
200~250
250~350
90~120
科研、办公 90~140
公寓、住宅 80~90
医院：高能病房
一般手术室
洁净手术室
X 光、CT、B 超诊断
80~110
100~150
300~500
120~150
餐馆 200~350
表 9 居住区生活热水热指标
用水设备情况 热指标
（w/m2）
备注
住宅无生活热水设备，只对公建供热水 ~3
全部住宅有浴盆并供给生活热水时 40
20
热力站供热面积<2 万 m2
热力站供热面积>2 万 m2
3．我国的设计冷（热）负荷指标值与国外同类建筑比，在相同的气候条件下也大得多。
在《上海公共建筑能耗现状及节能潜力分析》文中指出，上海空调大楼平均装机冷量为
%。而上海夏季干球温度比东京平均仅高 1℃，湿球温度基本相同，
虽然气候条件差异导致围护结构传热负荷和新风负荷比东京大 12%，但由于大型公共建筑围护
结构传热负荷占总负荷的比例很小，加上新风也仅比东京大 3~4%。
4．建筑节能对冷（热）负荷的影响
从表 7 采暖热指标推荐值可知，节能建筑的热指标比现有建筑低得多，在分布式能源系统设计
时，对于新建建筑应采用节能建筑热指标数值。从表 10 还可知，我国的建筑节能还具有很大
的潜力。
表 10 北京建筑采暖能耗与部分国家的比较 w/m2
执行新节能标准前采明期的平均能耗
执行新节能标准后采暖期的平均能耗
瑞典、丹麦、芬兰等国采暖期的平均能耗 11
5．我国公共建筑物的特点对冷（热）负荷的影响
我国公共建筑的特点：（1）大型化：如××机场新建航站楼 50 几万 m2，大学城 50 万 m2~100
万 m2，软件园 30 万 m2~40 万 m2，（2）功能复杂，往往将办公、公寓、商场、餐饮、娱乐等
多种设施集中在一幢高层建筑之中。在设计分布式能源系统时，必须考虑不同使用功能建筑的
同时使用系数和参差系数对冷（热）负荷的影响。
6．建议采用详细的和先进的负荷计算方法。在可行性设计阶段，当设计条件不具备时，也可
采用指标估算方法，但应有一定的科学依据，越是大型的建筑越是需要考虑负荷参差率，即在
负荷估算值的基础上乘以一个小于 1 的系数（一般取为.7~）。
三、在利用统计数据计算各类建筑的能耗时，要考虑节能措施对建筑能耗的影响
1．我国目前住宅建筑和公共建筑的采暖、空调能耗
（1）住宅采明能耗现况：北京一些住宅建筑的平均采暖能耗约为 m2·a（140kwh/ m2·a），
相当于表 11 中德国 80 年代住宅的水平，具有委大的节能潜力。
表 11 德国住宅采暖能耗的变化
住宅发展阶段 住宅采暖能耗（kwh/m2·a）
20 世纪 70 年代前的住宅（未改造）
20 世纪 80 年代的住宅
20 世纪 90 年代的低能耗住宅
超级低能耗住宅
300~400
150~200
50~80
20~40
（2）上海公共建筑空调能耗现况
《上海公共建筑能耗现状及节能潜力分析》文中对 9 幢办公楼和商办楼全年空调能耗的调查结
果：平均能耗为 大，说
明节能潜力较大。
2．供热空调系统的节能对全年能耗的影响
（1）供热空调的节能系统（见表 12）
表 12 供热空调的节能系统
项目 节能系统 机器 项目 节能系统 机器
1 可变流量方式
·VAV 方式
·VWV 方式
·台数控制
·VAV 机组
·风机转速控制
·水泵转速控制
2
3
4
高效率控制系统
辐射采暖空调
蓄能系统
·计算机控制
·低温地板辐射采明
·立式蓄热槽
·潜热蓄热
（2）节能措施对供热空调能耗的影响
℃节能对象办公楼建筑（见表 13、表 14）
表 13 建筑面积 2 万 m2 的办公楼
项目 内容 指标
建筑面积
空调面积
设计人数
实际人数
冷源
热源
合同电力
空调风量
新风量
20000 m2
12000 m2
2000 人
1000 人
2100kw
1600kw
800kw
200000 m3/h
40000 m3/h
60（55~75%）
1 人/6 空调 m2
50（40~60）人/千 m2（建筑面积）
105（70~140 w/m2）
80（55~120）w/m2
40（30~40）w/m2
10（10~20）m3/m2·h
2（2~4）m3/m2·h
热源动力
空调泵
空调机
送排风机
卫生泵
电梯
照明、万能插座
其它
合计
260kw
80kw
150kw
80kw
50kw
60kw
500kw
20kw
1200kw
13（4~15）w/m2
4（2~8）w/m2
（4~10）w/m2
4（3~9）w/m2
（2~6）w/m2
3（2~7）w/m2
25（20~35）w/m2
60（50~100）w/m2
表 14 不同用途能耗及比例
项目 燃气量 1 次能 GJ/a 1 次能合计 比例%
直燃机（含补机） 170 千 m3/a 7829 7829 21
项目
设备容量
kw
最大负荷
kw
Mwh/a 1 次能 GJ/a 热源 比例%
冷热机组（含补机）
空调用泵
空调机
送排风机
卫生泵等
电梯
照明、万能插座
其它
合计
260
80
150
80
50
60
500
20
1200
180
50
100
40
20
40
350
20
800
360
200
330
200
100
160
1400
150
2900
3692
2051
3384
2051
1026
1641
14358
1538
29742
3692
热输送
5436
动力
4718
14358
1538
37572
10
14
13
38
4
100
合同电力 800kw 单位面积能耗 1879MJ/ m2·a
℃节能措施（共 8 项）（见表 15）
表 15 节能项目及节能率
节能项目 减少用气量（千 m3/a） 减少用电量（MW/a） 节能率（换算为一次能）
变更空调设定温度
缩短空调时间
减少新风量
减少空调机风量
白天、休息日熄灯
节约照明用电
夜间自动售货机关灯
小计
换算为一次能
17
36
46
72
39
50
48
3644GJ/a
%
·变更空调设定温度：当将夏季空调室内设定温度提高 1℃，冬季采暖设定温度下降 1℃时，能
减少冷（热）源能耗 10%，即减少夏季空调燃气量 170 千 m3/a ×=17 千 m3/a；减少空调、采
暖用电量 360MWh/a×=36MWh/a。
·缩短空调时间 1h：当将 50%空调系统在开业、停业时缩短运行 1 小时，即（1h/10h=→10%）
时，减少供热空调用气量为前项的 1/2，即 千 m3/a；减少供热空调用电量（360+200+360）
MWh/a××=46MWh/a。
·减少新风量：当减少新风量一半时，即 25000 m3/h 时，减少的能耗（夏、冬季）为
25000m3/h×
用气量（315Gcal/a×）/11000kcal/m3= 千 m3/a；减少供热空调用电量（315×）
/2450kcal/kwh=
·降低空调机送风量：当转速减少 20%时能减少电耗 40%，即 360MWh/a××=72MWh/a。
·白天熄灯 1 小时：当照明器具的一半白天熄灯 1 小时时，减少耗电量为
300kw××1h/d×260d/a=39MWh/a。
·减少照明用电：通过降低照度减少照明负荷削减的耗电量为，1000MWh/a×=50MWh/a。
·自动售货机照明关，夜间关：自动售货机照明关削减的耗电量为10台××8000h/a=8MWh/a；
自动售货机夜间关削减的耗电量为 10 台×1kw×4000h/a=40MWh/a。
从以上分析可知，节能系统不仅降低了供热空调系统的运行能耗，而且还减少了供热空调系统
的装机容量。在计算分布式能源系统的运行能耗时，应充分考虑节能措施的效果。
四、公共建筑电力负荷是设计分布式能源的重要参数
1．我国公共建筑耗电的现况（见表 16、表 17）
表 16 北京部分宾馆电耗的构成（%）
亮马河大厦 新世纪饭店 天桥饭店 宝辰饭店 香山饭店
空调系统
照明系统
锅炉
电梯
给排水
办公设备
55
17
2
9
9
8
44
20
2
9
17
8
50
17
4
13
12
4
40
22
16
16
6
50
6
5
14
16
9
注：摘自《商业建筑空调节能改造技术指南》
表 17 办公楼电耗的构成（%）
照明
冷暖空调 制冷机
空调动力
总用电量 100
其它动力（电梯、电脑、冷排水）
注：摘自《商业建筑空调节能改造技术指南》
2．照明、办公设备电负荷有增长的趋势
当前我国办公室的照度标准为 100~2001x，电力负荷约为 12~25w/m2，随着办公楼照度水平的
提高，照明标准将增长至 400lx，照明电负荷和照明用电量将有增长的趋势。
当前我国办公楼的智能化水平较低，办公用电设备少，照明和插座容量的电气负荷约为 14w/m2，
占办公楼总电气负荷 40w/m2 的 35%。日本照明和插座电气负荷约为 30 w/m2。
3．建筑规模不同、空调冷（热）源方式不同对公共建筑的电力负荷有较大的影响（见表 18）。
从表 18 可知，空调冷（热）源方式不同，对电负荷及用电量有很大影响。
燃气空调冷（热）源电负荷为 4~15w/m2，电驱动制冷机为 8~37w/m2，分散式为 23~36w/m2。
燃气空调用电量为 103~106kwh/m2，电驱动制冷机动为 152~242kwh/m2，分散式为
73~195kwh/m2。
表 18 办公大楼的设计参考数据
冷（热）源方式 A：直燃机（含 GHP） B：+电驱动制冷机 C：分散式
建筑面积 m2 2 万~5 万 ~2 万 大于
5 万
2 万~5 万
2 万~5 万
~2 万
建筑名称 A1 A2 A3 A4 A5 B1 B2 B3 B4 C1 C2 C3 C4
职工人数 人/千 m2 74 50 64 40 43 48 35 53 47 - 32 45 40
冷
(热)
负
荷
冷负荷 w/m2
热负荷 w/m2
合同电力 w/m2
空调风量 m3/m2h
新风量 m3/m2h
137
136
33
11
3
119
123
40
11
3
102
77
44
19
3
116
116
44
11
3
110
101
41
12
4
117
77
56
20
3
124
90
53
14
5
59
54
44
10
2
127
125
60
28
5
95
78
65
14
3
141
128
70
36
3
87
81
63
11
2
113
125
35
23
5
电力负
荷
热源 w/m2
输送 w/m2
动力 w/m2
照明、插座 w/m2
小计
4
11
12
25
52
11
7
9
24
51
12
13
10
30
65
15
8
14
23
60
9
10
6
24
49
16
17
13
62
108
8
11
17
21
57
11
12
11
25
59
37
16
6
36
95
24
8
26
27
88
36
7
13
54
110
23
7
11
24
65
24
6
7
18
55
用能量用能量 MJ/m2 1450 1360 1490 1470 1230 1860 2210 1570 2300 1860 1750 1590 900
比例 用电量 kwh/m2
热源%
输送%
动力%
照明、插座%
其它%
112
33
15
12
30
10
118
38
10
14
35
3
126
28
19
6
43
4
126
36
10
16
33
5
103
31
15
8
42
4
171
24
16
10
46
4
186
29
14
23
32
2
152
23
21
13
39
4
242
27
18
6
45
4
195
21
10
24
38
7
186
29
8
11
48
4
164
26
12
13
45
4
73
49
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4．公共建筑电力负荷的特点如下：
℃ 用电量夏季大、冬季少；平日多，星期六、星期日少。
℃ 当使用吸收式制冷机时，夏季用电量不增加，但输送系统仍需用电。
℃ 照明、办公用电有逐年增长趋势，但全年负荷比较稳定。
5．电力负荷取值是确定发电机装机容量的主要依据
发电机装机容量的取值是一项优化设计的问题，主要依据是系统的经济性和节能性最佳。从已
实施的分布式能源系统工程可知，发电机装机容量约为公共建筑电力峰值负荷的 60%时，经济
性较好。
五、分布式能源系统运行方式的优化
运行是保证分布式能源系统经济效益高，热回收量多的重要手段，也是保证分布式能源系统与
建筑达到最佳融合的重要手段。
燃气内燃机（GE）发电和燃气轮机（GT）发电，一般与公用电网联网运行。
1．GE 发电时由下列设备组成，供给冷（热）水、生活热水和工艺用蒸汽。
℃ GE：驱动发电机发电 ℃ 排热回收装置：以热水形式回收内燃机排热后供给热水 ℃利用排热
的吸收式制冷机：用内燃机排热作为驱动热源，供给冷水 ℃直然机：用天然气作为驱动热源，
供给冷水或热水 ℃ 蒸汽锅炉：供给工艺用蒸汽。
运行方式如下：℃ 当用电量＞发电能力时，GE 在全负荷条件下运行，多余排热排向大气。℃
当用电量＜发电能力时，为了使大电网购买电力不要超过合同电力，必须采用台数控制，并
使 GE 满负荷运行。℃ 当用电量＜合同电力时，原则是尽量提高发电机的运行率。
2．GT 发电时，将从与透平连接的排气锅炉中发生的蒸汽供给工艺、双效用吸收式制冷机、采
暖用汽-水换热器等。运行方式与 GE 相同。
3．优化运行方式
一般可采用下列三种运行方式：℃ 满足电力负荷的运行方式（电主热从）。℃ 满足热负荷的
运行方式（热主电从）。℃ 发电机出力接近 100%的运行方式（符合与公用大电网并联，并不
逆送电的原则）。当电力负荷达到 80%时，采用台数控制的运行方式。当夜间电力负荷大量减
少时，采用停止发电机的运行方式。从已实施工程项目的运行可知，运行方式℃比较合理。
六、复合能源系统
对公共建筑用户来说，提高供热空调系统的可靠性、舒适性，降低系统的运行费是首要的追求
目标。复合能源系统是实现上述目标的可行方案。
复合能源系统指的是以电力和燃气、电力和燃油、电力和蒸汽驱动冷热源机组的方式。机组的
组合方式有：离心式+直燃机+蓄冷装置，螺杆式（离心式）+蓄冷装置+蒸汽双效吸收式+燃气
锅炉、分布能源系统+离心式（螺杆式）+蓄冷装置等。
复合能源系统是一种发展趋势。该系统既能保证系统安全运行，又能缓解电力供应的昼夜峰谷
差和燃气供应的季节峰谷差，因此能最大限度地利用昼夜电价差和冬夏燃气价差，从而能降低
运行费用。
参考文献：
[1] 同济大学 龙惟定等《上海公共建筑能耗现状及节能潜力分析》 建筑节能
[2] 日本 古泽岑生《从节能诊断看大楼的节能》 冷冻
