一、概述

實(shí)現(xiàn)集中供熱是城市能源建設(shè)的一項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施,是城市現(xiàn)代化的一個(gè)重要標(biāo)志,也是國(guó)家能源合理分配和利用的一項(xiàng)重要措施。我國(guó)是能源貧乏的國(guó)家之一,節(jié)能降耗是我們的國(guó)策。為了實(shí)現(xiàn)供熱節(jié)能,除了加強(qiáng)建筑物保溫、減少管道散熱、減少熱媒滲漏和提高鍋爐效率外,還有一些重要因素要進(jìn)行考慮并要采取相應(yīng)的措施。

二、熱媒的選擇

以蒸汽供暖和熱水供暖相比,后者可以節(jié)約燃料20~30%。

蒸汽供暖熱損失較大的原因是:

(1)蒸汽的凝結(jié)水回收不全,一般若能回收80%就算是很高了;

(2)凝結(jié)水在降壓后部分汽化,產(chǎn)生二次蒸汽,損失可達(dá)7~8%;

(3)輸送蒸汽時(shí)由于溫度高、管徑大,散熱損失較大;另外,泄漏損失也比較大;

(4)蒸汽鍋爐排污率為8~10%,這部分損失也很高;

(5)蒸汽鍋爐排煙溫度高于熱水鍋爐。

熱水供暖的系統(tǒng)投資大(由于熱水溫度低于蒸汽,熱水在散熱器內(nèi)是對(duì)流換熱,不如蒸汽的凝結(jié)放熱,因而散熱器面積必須增大),運(yùn)行電耗大(熱水流量比蒸汽流量大數(shù)十倍),但是總起來(lái)看熱水供暖的節(jié)能是明顯的,而且供暖的質(zhì)量比較高,室溫不會(huì)驟起驟降,而可保持持續(xù)穩(wěn)定。

在生活供暖方面通常采用低溫?zé)崴膳?熱水鍋爐的額定出、入水溫度是95/70℃,水在鍋爐內(nèi)的額定溫差為25℃。

熱水鍋爐的供熱量為q=gc(tr—tg)

式中g(shù)——熱水流量,kg/h;

c——水的平均比熱,kj/(kg.℃)或kcal/(kg.℃)

tr——熱水(出水)溫度;℃

tg——給水溫度,℃

目前一般以q=700kw=600000kcal/h供熱量的熱水鍋爐相當(dāng)于1t/h蒸汽鍋爐來(lái)估算。取水的比熱c=1kcal/(kg.℃)或c≈4.2kj/(kg.℃),可算出g=24t/h。

增大水的溫升(tr—tg)可以減少流量g,從而減少運(yùn)行電耗。因?yàn)閷?duì)于一定的管徑,水流阻力與流量的二次方成正比,而水泵的電耗則與流量的三次方成正比。目前常能看到的是大馬拉小車(chē),泵的流量過(guò)大,而水的溫升達(dá)不到額定值。

對(duì)于住宅熱水采暖,提高水的溫差受到一定的限制:

(1)當(dāng)tg一定,而提高tr時(shí),受到水的汽化和散熱器耐壓能力的限制。為使系統(tǒng)最高點(diǎn)不發(fā)生汽化,底層散熱器應(yīng)能承受的壓力為:

pd=pb+hγ+△p

式中pb——相應(yīng)于tr的飽和壓力;

hγ——系統(tǒng)高度造成的靜壓;

p——壓力波動(dòng),△p=0.02~0.05mpa。

例如:一般鑄鐵散熱器耐壓能力為0.4mpa,若系統(tǒng)高度為20m,造成的靜壓力hγ=0.2mpa,加上△p=0.05mpa,則可算出飽和壓力pb不應(yīng)超過(guò)0.18mpa表壓,也就要求tr不超過(guò)130℃。

(2)當(dāng)tr一定,而降低tg時(shí),雖然減少了流量g,但因散熱器內(nèi)平均水溫降低,傳熱溫差降低,所需面積增大,投資就要增大,所以要有一個(gè)最佳值,由技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析來(lái)確定。此值為70~90℃。

另外,tg如果較高,就使水泵工作溫度較高;同時(shí)為使水泵吸入側(cè)不至于汽化,需要增高壓力。在tg=70℃時(shí),水泵吸入側(cè)不需要正壓;tg=80℃時(shí),需要有正壓0.02mpa;tg=90℃時(shí),需要有正壓0.03mpa;tg=100℃時(shí),需要有正壓0.06mpa。

生產(chǎn)車(chē)間的采暖,正在推廣高溫?zé)崴膳?采用的參數(shù)有130/70,150/90,150/110,和180/110。與低溫?zé)崴膳啾?一方面擴(kuò)大了水的溫升,減少流量,降低電耗;另一方面提高了水的平均溫度,可以減少散熱裝置面積和投資。

三、供熱運(yùn)行方式的選擇

目前大多數(shù)局域小鍋爐房采用間歇供暖,例如每天早晚各供一遍熱,每次運(yùn)行幾小時(shí)。主張間歇供熱者有一種理論:白天室外溫度高,可以不供暖;夜里人們都在休息,也不需要供暖。于是就只要早晚各供一次熱就可以了,既符合生活規(guī)律又節(jié)了能。

其實(shí)這是一種誤解。在一定的室外平均溫度下,要維持住室內(nèi)平均溫度,一晝夜內(nèi)向房間的補(bǔ)充熱量是一定的。不管是間歇供暖還是連續(xù)供暖,都必須提供足夠的熱量才能保證室內(nèi)溫度。兩者的差別只不過(guò)是,間歇供暖在幾小時(shí)內(nèi)把房間的24小時(shí)的熱量供出來(lái),就好像一個(gè)人每天只吃三頓飯,但要把24小時(shí)所需能量吃進(jìn)去一樣。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),鍋爐的容量、水泵的容量、管道的輸送能量、散熱器面積,都要比連續(xù)供暖時(shí)超出幾倍,增大了投資。而運(yùn)行時(shí)卻有絕大部分的時(shí)間閑置備用,設(shè)備利用率低。

更有甚者,在間歇供暖時(shí),鍋爐不斷的壓火和啟動(dòng),很少時(shí)間在滿負(fù)荷運(yùn)行,運(yùn)行效率低。壓火時(shí)煤仍在緩慢燃燒,放熱量全部損失掉。壓火時(shí)鍋爐的爐墻蓄熱、金屬蓄熱、水的蓄熱全部損失掉,啟動(dòng)時(shí)要重新加熱,這部分損失也是可觀的。特別在每遍供熱時(shí)間短的時(shí)候,蓄熱所占百分比就相當(dāng)大。間歇、周期地運(yùn)行的采暖鍋爐,期熱量平衡應(yīng)按周期工作熱設(shè)備來(lái)進(jìn)行,不能只考慮其穩(wěn)定負(fù)荷的那一段時(shí)間的熱量平衡。此外,鍋爐時(shí)起時(shí)停,系統(tǒng)忽冷忽熱,也影響鍋爐和系統(tǒng)的壽命,常常發(fā)生漏水事故。

從供熱質(zhì)量角度看,也是連續(xù)供熱優(yōu)于間歇供熱。一晝夜內(nèi),室外溫度通常有10℃的變化,但它首先是影響墻體的溫度,由外向內(nèi)逐漸變化,最后才影響室內(nèi)空氣溫度。由于墻體及室內(nèi)設(shè)備有較大蓄熱能力,因而在溫度變化上有較大惰性,所以一晝夜之內(nèi)室內(nèi)溫度的變化一般只有1~2℃,至多3℃。

下表介紹了北京某建筑物利用50℃地下熱水連續(xù)供暖時(shí)幾個(gè)典型房間24小時(shí)內(nèi)室內(nèi)溫度變化的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

間歇供熱時(shí),情況大不相同。因?yàn)楣?特別是一下子集中供入較大熱量)時(shí),首先影響室內(nèi)空氣的溫度,然后再由空氣向室內(nèi)設(shè)備和墻體傳熱,改變它們的溫度;而停供時(shí)則反過(guò)來(lái),空氣溫度下降后由設(shè)備和墻體放出蓄熱來(lái)加熱空氣。即使維持了室內(nèi)溫度的平均值,tn的波動(dòng)范圍將是比較大的。

四、供熱系統(tǒng)的選擇

目前我國(guó)城市工、礦、企、事業(yè)單位和城鎮(zhèn)居民的供熱一部分由熱電廠和區(qū)域鍋爐房集中供熱,一部分由小鍋爐房分散供熱,而火爐、家用燃?xì)鉅t自行供熱的還有一部分。

發(fā)展集中供熱是節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的重大措施,其優(yōu)點(diǎn)是:

(1)取消大批的小型低效率鍋爐,代之以容量較大、效率較高、自動(dòng)化控制程度較高的鍋爐,較大幅度地提高鍋爐效率,節(jié)約燃料,減少環(huán)境污染;

(2)大、中型鍋爐房的管理水平較高,技術(shù)條件較好,可以采用高水平、高效率的水處理技術(shù)和煙氣凈化技術(shù),有利于安全運(yùn)行和保護(hù)環(huán)境;

(3)可以實(shí)行連續(xù)供暖;可以實(shí)行熱電聯(lián)產(chǎn);可以按用戶需要提供不同品位的熱能,實(shí)現(xiàn)熱能梯級(jí)利用和綜合利用。

作為一個(gè)企業(yè),如果目前未能接受城市、區(qū)域的集中供熱,也要在本單位內(nèi)實(shí)行集中供熱。集中供熱不是把分散的小鍋爐集中到一起,而是要用少而大、少而精的高效鍋爐取代小鍋爐群。

五、設(shè)備的選擇

從能質(zhì)分析角度看,即使采用大型、高效的熱水鍋爐,集中、連續(xù)的供暖,將燃料高品位化學(xué)能一下子變成低品位熱能,損失是很大的。所以我們可以選用新型雙人字紋換熱器,以提高換熱器的綜合k值,還可以選用變頻器和鍋爐管網(wǎng)智能控制系統(tǒng),選用換熱站氣候補(bǔ)償器實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)精確控制,減少熱能和電能的浪費(fèi)。

如果我們都進(jìn)行節(jié)能運(yùn)行,節(jié)約的資源相當(dāng)可觀。而且,既可使系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠,又能得到明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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篇2:供熱空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能措施

從目前我國(guó)的供熱空調(diào)系統(tǒng)來(lái)看,風(fēng)機(jī)、水泵等消耗壓縮機(jī)類通用機(jī)械耗電總量是非常巨大,大約早已經(jīng)占工業(yè)用電總量的三分之一,被其所帶動(dòng)的產(chǎn)業(yè)鏈在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有很大比重,具有非常大的節(jié)能空間。

現(xiàn)今民用供熱環(huán)保空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上存在電功率容量偏大、運(yùn)行耗電量呈現(xiàn)偏高等問(wèn)題,水泵的耗電量在空調(diào)供熱系統(tǒng)總耗電量中占較大比重。設(shè)計(jì)水泵電功率容量大,就要相應(yīng)的增大發(fā)電量,增加峰谷差;運(yùn)行耗電量大,則發(fā)電用煤量也會(huì)隨之增加,污染排放量也會(huì)增多;容量增大,投資成本也隨之增加,運(yùn)行耗電量大又使電費(fèi)增多吧,這些原因都加大了空調(diào)供熱系統(tǒng)運(yùn)行中的成本,給居民用戶帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān),也不利于企業(yè)的可持續(xù)、集約化發(fā)展。因此,必須找出空調(diào)供熱系統(tǒng)耗能較大的根本原因,根據(jù)耗能原因找出可行的節(jié)能措施。

1.空調(diào)供熱系統(tǒng)耗能較高的原因

1.1設(shè)計(jì)水泵功率較大

從水泵軸的功率可以看出,影響水泵功率的主要因素是流量、揚(yáng)程和水泵效率。設(shè)計(jì)冷熱負(fù)荷偏高,造成水的流量過(guò)大,不合理的冷熱預(yù)設(shè)和供回水溫差,導(dǎo)致負(fù)荷基數(shù)偏大,增大了水泵投資成本,降低了水泵運(yùn)行效率,造成流量高于實(shí)際需求量和使用量,浪費(fèi)了電能;揚(yáng)程的選擇偏高,導(dǎo)致水泵電氣容量增大,高于實(shí)測(cè)冷卻水的

水泵揚(yáng)程導(dǎo)致節(jié)流閥門(mén)消耗增多;在實(shí)際運(yùn)行中,水泵常常偏離高效率點(diǎn),導(dǎo)致水泵運(yùn)行效率低下,沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的節(jié)能效果。

1.2水泵運(yùn)行耗電量大

水泵軸功率和運(yùn)行期延時(shí)長(zhǎng)短是影響水泵耗電量的主要因素,水泵的流量、揚(yáng)程和運(yùn)行效率又直接影響軸的功率。首先,為了解決熱網(wǎng)水失調(diào)帶來(lái)的用戶冷熱不均的問(wèn)題,許多供熱系統(tǒng)采取大流量、小溫差的運(yùn)行方式,這種運(yùn)行方式,導(dǎo)致流量過(guò)大,增大了水泵的運(yùn)行功率。

其次,水泵運(yùn)行時(shí)的流量和揚(yáng)程偏大,所消耗的功率也就增加,使水泵運(yùn)行處在低效率區(qū),增加了無(wú)效的運(yùn)行和無(wú)效能耗。

第三,為了適應(yīng)負(fù)荷變化,就利用閥門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)流量,通過(guò)水量的調(diào)節(jié)課減少水泵所耗功率,但是由于增加了水泵的運(yùn)行壓力,還是會(huì)產(chǎn)生無(wú)用的運(yùn)行,造成無(wú)效耗能。

第四,一機(jī)對(duì)一泵的并聯(lián)運(yùn)行方式是供熱空調(diào)系統(tǒng)中普遍使用的運(yùn)行模式,在并聯(lián)運(yùn)行時(shí),流量和耗電功率相應(yīng)增加,管網(wǎng)的阻力也相應(yīng)加大,增加了水泵的運(yùn)行負(fù)擔(dān)。

2.空調(diào)供熱系統(tǒng)的節(jié)能措施

空調(diào)供熱系統(tǒng)耗能偏大在于設(shè)計(jì)、運(yùn)行和水泵本身等方面的原因,因此,要提高空調(diào)供熱系統(tǒng)的運(yùn)行效率和能源節(jié)約,就必須從預(yù)設(shè)、運(yùn)行過(guò)程、提高水泵效能三個(gè)方面來(lái)加以改進(jìn)。

2.1設(shè)計(jì)合理的水輸送系數(shù)

水輸送系數(shù)是指循環(huán)水泵單位電耗所輸送出的供熱量,根據(jù)精密的計(jì)算來(lái)確定合理的水輸送系數(shù),從而選擇符合系數(shù)的水泵,做好空調(diào)供熱系統(tǒng)運(yùn)行的前提工作。

2.2變頻技術(shù)的使用

相對(duì)于傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)水泵性能的方法,變頻器的應(yīng)用具有更好的優(yōu)勢(shì)和效果。隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、信息化控制等技術(shù)和手段的不斷發(fā)展,具有交流調(diào)速中心的變頻調(diào)速技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。變頻技術(shù)在調(diào)速上具有節(jié)能環(huán)保、調(diào)速范圍大、易于實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)切換、啟動(dòng)電流小、構(gòu)造簡(jiǎn)單、運(yùn)行安全可靠等特點(diǎn)。

隨著技術(shù)水平的提高,變頻調(diào)速系統(tǒng)中的交流電動(dòng)機(jī)和變頻調(diào)速裝置也在不斷提高,通過(guò)諸如變頻調(diào)速專用異步電動(dòng)機(jī)這類的高效運(yùn)行電動(dòng)機(jī)的研究,不斷使電動(dòng)機(jī)適應(yīng)驅(qū)動(dòng)裝置,可以有效提高電動(dòng)機(jī)的功率,達(dá)到降低耗能的效果。利用新的電子技術(shù)、信息技術(shù),不斷提高變頻器的功能和性能,是現(xiàn)代空調(diào)供熱系統(tǒng)有效調(diào)節(jié)水泵性能的發(fā)展方向。

2.3注重空調(diào)供熱系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)和節(jié)能的雙重運(yùn)行

供熱空調(diào)企業(yè)不能只看重經(jīng)濟(jì)效益,還要在社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì)和要求下注重節(jié)能環(huán)保,將節(jié)能與經(jīng)濟(jì)效益發(fā)展同等重視嗎,促進(jìn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。在技術(shù)上,要優(yōu)化配置空調(diào)供熱系統(tǒng)的機(jī)組設(shè)備,選擇符合系數(shù)要求的交流電動(dòng)機(jī)和水泵型號(hào),設(shè)置符合系統(tǒng)運(yùn)行要求的管網(wǎng)等等。在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行管理方面,要掌握與系統(tǒng)運(yùn)行相關(guān)的工況因素,掌握系統(tǒng)機(jī)組管網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài);根據(jù)水泵機(jī)組和管網(wǎng)設(shè)置安裝流量表、壓力流量表,監(jiān)察系統(tǒng)運(yùn)行的情況;建立運(yùn)行日志記錄和設(shè)備技術(shù)檔案記錄體系;建立系統(tǒng)運(yùn)行操作規(guī)范、事故處理預(yù)防方案、用電考核制度、檢測(cè)維修制度等等,有效地為企業(yè)的節(jié)能提供堅(jiān)實(shí)的工作基礎(chǔ)。

2.4選擇性能良好的水泵

水泵的高性能表現(xiàn)在其高效率、耐用、維修量少等方面。水泵投資在建筑空調(diào)系統(tǒng)中占很大比重,水泵電功率也占空調(diào)總電功率的很大比例,水泵輸送系統(tǒng)耗能較大,因此,選擇高性能的水泵,可以有效降低運(yùn)行電耗,提高運(yùn)行效率。空調(diào)供熱系統(tǒng)的節(jié)能工作牽涉到設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行等多方面內(nèi)容,空調(diào)供熱企業(yè)要重視節(jié)能工作對(duì)于企業(yè)節(jié)省資源成本,提高企業(yè)收益的重要作用,不斷引進(jìn)課開(kāi)發(fā)新技術(shù),提高機(jī)組的節(jié)能效率和性能,讓企業(yè)向可持續(xù)的方向健康發(fā)展。