供热工程—第七章－集中供热热源

7 集中供热热源,什么是最节能环保的热源方式？燃煤 提倡热电联产集中供热燃气 提倡热电冷联供，燃气进入小区直接采暖，即分布式燃气热电冷联供电 提倡热泵（空气源、水源、地源、污水源及海水源等）利用可再生能源 提高输送和转换设备的效率,集中采暖系统的热媒,公共建筑节能设计标准GB 501892005 规定：5.2.1 集中采暖系统应采用热水作为热媒。 国家节能指令（第四号）明确规定：“新建采暖系统应采用热水采暖” 热水采暖系统的优点： （1）舒适、安全； （2）运行调节方便、可靠质调节与量调节并举； （3）有利于节能，尤其是提高热源设备（如锅炉房）的效率,空气调节与采暖系统的冷热源,公共建筑节能设计标准GB 501892005规定：1 具有城市、区域供热或工厂余热时，应考虑作为采暖或空气调节的热源；2 在有热电厂的地区，应考虑推广利用电厂余热的供热供冷技术；3 在有充足的天然气的地区，应考虑推广应用分布式热电冷联供和燃气空调技术，实现电力和天然气的削峰填谷；4 具有多种能源的地区，应考虑采用复合式能源供冷供热；5 有天然水资源或地热源可供利用时，应考虑采用水（地）源热泵供冷供热。,空调供热冷热源的节能思路开源节流,开源：充分利用“低谷电，淡季气”。 如：发展蓄冰技术、燃气空调、热电冷联供技术和分布式能源技术；利用余热废热及低品位热量、研究开发利用可再生能源的空调采暖技术节流：提高空调采暖的冷热源设备的能效比 任何一种空调冷热源方式，都有其应用条件和使用范围，不可能也不应该包打天下,多种供热采暖方式能耗及损失,热源部分单位为GJ/m2。以燃煤或天然气为动力时，给出单位采暖面积所耗燃料热值。当以电为动力时，第一个数据为消耗电能的热值，括号内为电力折合的燃煤热值,分散采暖能耗仅以建筑耗热为主,供热规模越大供热环节越多供热能耗和损失越大,城市集中供热能耗包括建筑耗热、不均匀热损失、室外管网损失和高温热力管网损失,区域集中供热能耗包括建筑耗热、不均匀热损失和室外管网损失,燃煤热电联产能耗最低，在环保允许的条件下，应坚持燃煤热电联产集中供热,1.应优先采用城市或区域热源,发展城市热源是我国城市供热的基本政策，北方城市发展较快，较为普遍，夏热冬冷地区少部分城市也在规划中，有的已在实施. 我国工业余热的资源也存在潜力，应充分利用.,2.热电联产,中华人民共和国节约能源法明确提出：“推广热电联产，集中供热，提高热电机组的利用率，发展热能梯级利用技术，热、电、冷联产技术和热、电 、煤气三联供技术，提高热能综合利用率”。大型热电冷联产是利用热电系统发展供热、供电和供冷为一体的能源综合利用系统。冬季用热电厂的热源供热，夏季采用溴化锂吸收式制冷机供冷，使热电厂冬夏负荷平衡，高效经济运行。,2.热电联产,热电联产将燃料的化学能同时转化为可以利用的热量和电 特点：能源利用效率高，比热电分产高出40。,2.热电联产,锅炉抽凝式供热汽轮机,热电联产是利用燃料的高品位热能发电后，将其低品位热能供热的综合利用热源的技术中华人民共和国节约能源法、中华人民共和国大气污染防治法等文件与法规中，都明确表示鼓励发展热电联产热电冷联产形式的区域供冷在我国刚刚起步，但发展迅速,建筑空调负荷、电力负荷与天然气负荷,建筑空调负荷对电力负荷的影响 空调负荷分布极不均衡、全年工作时间短、平均负荷率低。大量电力驱动空调的使用是导致高峰期电力超负荷的主要原因之一。如果为满足高峰期电力需求大规模建设电厂，将会导致发输配电设备的利用率低、电网的技术和经济指标差、供电的成本提高。天然气负荷特点 夏季天然气出现大量富余，北京冬季供气高峰和夏季低谷的供气量相差78倍。为平衡负荷，不得不投巨资建设调峰储气库，天然气输配管网和设施也必须按最大供应能力建设，在夏季供气低谷时，造成管网资源的闲置和浪费。应对措施 燃气与电力都存在峰谷差的难题。但是燃气峰谷与电力峰谷有极大的互补性。发展燃气空调和楼宇冷热电三联供可降低电网夏季高峰负荷，填补夏季燃气的低谷，同时降低电力和燃气的峰谷差，平衡能源利用负荷，实现资源的优化配置，是科学合理地利用能源的双赢措施。,上海某超高层建筑月电耗分布,电力负荷特点,近年来，能源和电力的需求快速增长，26个省区存在不同程度的拉闸限电；从2000年开始，发电装机容量从3亿kW增加到4.4亿kW，但能耗增长的速度更快；电力的紧缺，由发展高能耗工业所致。在城市或地区全年电力负荷的尺度上，公共建筑空调并不是“耗电大户”，但却是造成夏季（冬季）电力负荷高峰的主要因素之一。,上海某公共建筑月耗电发布,燃气空调特点,燃气空调是一种稳定的天然气消耗设备，用气高峰在夏季，所以燃气空调不仅能够削减电力高峰负荷，减少电力投资，亦能对燃气起到填谷的作用, 缓解燃气消费的季节性不平衡，提高燃气管网的利用率。,电力与燃气的年负荷特性,燃气空调削减夏季电力高峰及燃气低谷，使电力、燃气两大能源系统平衡高效。,3.分布式燃气热电冷联供,适用范围 适用于写字楼、宾馆、商场等分散的公用建筑。特点 它具有效率高、占地小、保护环境、减少供电线路损和应急突发事件等综合功能。它以天然气为燃料，为建筑或区域提供电力、供冷、供热（包括供热水）三种需求，实现天然气能源的梯级利用，能源利用效率可达到80%以上。推广力度 关于发展热电联产的规定在有条件的地区应逐步推广 正在制定的国家十一五规划、国家中长期能源规划、国家中长期科技规划，都把分布式燃气热电冷联供作为发展的重点。,热、电、冷联产,热电冷三联供在热电联产的基础上夏季配合吸收式冷水机组供空调冷冻水特点：能源利用综合效率高，经济效益和社会效益显著。,微型燃气机：发电与供热,造价（元）,各种热电联产装置及其造价的比较,4.多种热源吸收式制冷（制热）机,1.优点利用热能为动力：可利用低品位热能、减少电耗对平衡燃气、电力供应有利满足环保要求，避免了CFC制冷剂对环境的破坏可同时采暖制冷，减少机房尺寸比电制冷噪音低2. 应用形式以锅炉蒸气为热源的吸收式制冷或直燃机利用废热的吸收式制冷太阳能吸收式制冷实现能源梯级利用的吸收式制冷,4.多种热源太阳能利用,太阳能采暖可以分为主动式和被动式两大类。主动式是利用太阳能集热器和相应的蓄热装置作为热源来代替常规热水（或热风）采暖系统中的锅炉。而被动式则是依靠建筑物结构本身充分利用太阳能来达到采暖的目的，因此它又称为被动式太阳房。,太阳房,太阳房工作原理示意图,4.多种热源 光伏发电,太阳能汽车,太阳能光伏发电,4.多种热源 风力发电,风力发电,5.建筑用热泵,为什么提倡使用各类热泵？使用电作动力的空气热泵空气热源， COP=3时，一次能源效率高于燃煤当空调在住宅普及时， 空气热泵初投资低于： 空调 + 暖气问题: 严寒期产热量不足 可使用辅助电加热器，仍比全电热省50%用户独立可调, 无输配系统损失,国标供暖通风与空气调节术语标准 能实现蒸发器与冷凝器功能转换的制冷机最新版“新国际制冷词典” 的定义为 能应用冷凝器排出的热量进行供热的制冷系统 热泵和制冷机的工作原理和过程是完全相同的，常常就是一个装置的两种称谓。,热泵定义及特点,热泵主要功能与特点,（1）功能：通过作功使热量从低温介质流向高温介质（2）特点：一机两用：热泵能满足建筑空调冬季供热和夏季供冷环保：削减燃煤锅炉，减少CO2排放节能：效率高，运行费用低可持续发展-利用的低温热能属于可再生的能源均衡用电负荷：冬夏两季使用，有利于电网削峰填谷,热泵技术在我国发展应用的背景与条件,能源政策 环境保护政策 建筑节能法 城市能源结构的改变 能源价格的调整 中国的能源政策和环境保护政策鼓励、支持使用热泵。因此，预期热泵技术一定会得到迅速的发展,热泵种类及应用范围,空气源热泵 热泵型窗式空调器 家用分体热泵型空调器 商用(大型)分体热泵机组 水源热泵 水环路热泵地下水的热泵地表水的热泵闭式环路地表水热泵 闭式环路土壤源热泵地下耦合热泵,热泵分类,从热量来源的角度考虑分为 空气源热泵和地源热泵 地下水热泵、地表水热泵、土壤源热泵、开式流动的水还是闭式循环水的热泵热量的提取或蓄存都往来于大地之中从与热泵换热器中制冷剂进行热量交换的介质分为 空气源热泵和水源热泵 水源热泵，土壤源热泵，与热泵换热器中制冷剂进行热量交换的介质都是水，二者都可叫做水源热泵 土壤源热泵地源热泵；地下水热泵水源热泵,地下水热泵,冬季将水中热量转移到室内夏季把室内热量转移到水中全封闭系统, 不会污染地下水资源冬季，夏季都可达到 COP=4一次能源效率远高于燃煤锅炉 用户独立可调, 无输配系统损失省水、省能的最佳解决方案受地下水文条件的限制,深井回灌式分户水源热泵,地下水热泵,地下水热泵,分户水源热泵的户内布局,整体式水源热泵空调机,分散式水环热泵空调系统,地表水（海水）热泵,地源热泵,地源热泵：适合容积率较小的住区,系 统 组 成 1.用户末端环路 2.制冷剂环路 3.土壤换热器环路 4.生活热水环路,地下耦合热泵地源热泵,不同型式的地源热泵,水源热泵的应用特点,无集中冷热源，但需要冷却水供应系统冷热同源可同时供冷供热，有效回收热量可独立控制和独立计费适用于无室外机安装位置的建筑目前产品性能: 供冷COP3.54.3，供热COP3.14.7可利用深井水作为冷热源