终端节能技术

终端节能技术,终端能耗的现况经济运行的评价指标和方法节能系统经济运行节能管理,终端能耗的现况,宾馆、办公楼类建筑的空调负荷1.北京市此类建筑单位面积实际峰值冷量的平均值为42W/m2，一般建筑在3155W/m2之间。2.北京市此类建筑全年每平米供冷量的平均值为0.296GJ，一般建筑在0.270.34GJ之间。3.北京市此类建筑全年每平米供暖量的平均值为0.253GJ，一般的建筑在0.20.3GJ之间。,终端能耗的现况,商业建筑空调系统中冷热源和输配系统的一次能源消费量和用电量。,办公楼的一次能源消费构成%,终端能耗的现况,办公楼耗电量构成%,终端能耗的现况,2006-2007采暖季（11.7-3.22）不同类型热力站热耗对比,经济运行的评价指标和方法,1.空调系统经济运行的评价指标与方法1评价指标体系体系结构本标准中所采用的空调系统经济运行评价指标体系结构如下图所示：,图1空调系统经济运行评价指标体系结构,经济运行的评价指标和方法,评价指标适用范围该指标体系完全适用于采用电驱动水冷式冷水机组的空调系统。当系统冷源不同时，部分指标不适用，如表所示：,空调系统经济运行评价指标的适用范围（针对不同的冷源）,经济运行的评价指标和方法,本指标体系同时适用于节能检测（单点工况测试）和节能评估（全年工况测评）；用途不同时，指标计算方法也有所不同（详见29）。由于建筑类型多样、气象参数多变、空调系统类型多样，ECA和CCA两个指标无法给出统一的限值；但它们都是反映空调系统经济运行水平的重要指标，可在统计数据的基础上进行横向比较，也可用于运行管理人员自查，与历史运行情况进行纵向比较。在实际应用可根据需要，选择部分指标进行检测和评估，一般来说，上层的指标反映系统的整体特性，下层的指标体现具体问题。,经济运行的评价指标和方法,2单位面积空调能耗（ECA）计算公式对于电、冷、热、燃油、燃气等输入建筑空调系统设备的能源，均可按下式计算，并根据能源类型不同选择不同单位，分别给出结果。,式中：ECA单位面积空调能耗，以电能为例，瞬态值单位为瓦每平方米（W/m2），累计值单位为千瓦时每平方米年（kWh/m2.a）；Wi空调设备的能耗总和，以电能为例，瞬态值单位为瓦（W），累计值单位为千瓦时每年（kWh/a）；A空调区域面积，单位为平方米（m2）。,经济运行的评价指标和方法,测量方法Wi：瞬态值可采用电功率计、流量计等设备现场测量得到，如现场安装有符合要求的计量表，也可读取一段时间的累计值，按时间平均得到。在系统中装有各类能源计量表的情况下，经一年以上的测量、记录，可得到累计值。A：由实地测量或根据建筑图纸统计得到。评价方法该指标用于评价建筑空调系统能耗水平的高低。当耗冷量偏高或空调系统运行效率偏低时，该指标均偏高。,经济运行的评价指标和方法,3单位空调面积耗冷量（CCA）计算公式单位空调面积耗冷量的瞬态值和累计值应按下式计算：,CCA单位空调面积耗冷量，瞬态值单位为瓦每平方米（W/m2），累计值单位为吉焦每平方米年（GJ/m2.a）；Q空调系统制备的总冷量，瞬态值单位为千瓦（kW），累计值单位为吉焦（GJ）；A空调区域面积，单位为平方米（m2）。,经济运行的评价指标和方法,测量方法Q：可由空调系统总管上的冷量表测得，其瞬态值也可按下式计算得到。,式中：Q空调系统制备的总冷量，单位为千瓦（kW）；cP水的比热，可取4.186kJ/（kg）；W水的密度，可取1000kg/m3；G冷水瞬态总流量，单位为立方米每时（m3/h）；tin冷水总回水温度，单位为摄氏度（）；tout冷水总供水温度，单位为摄氏度（）。,经济运行的评价指标和方法,在现场检测时流量、温度参数时，宜测取较稳定工况下1h2h的平均值以减少误差；尤其是当流量、温度显著不稳定时（如直燃式冷水机组大小火变化导致冷水温度波动，冷水机组、冷水泵启停导致运行工况处于变化中，冷水泵变频率运行导致冷水流量变化等情况），必须取较长时间的平均值以保证测量结果与实际情况相符。A：由实地测量或根据建筑图纸统计得到。评价方法该指标用于评价空调系统提供服务的量。如果空调系统存在以下的问题之一时，则容易出现单位空调面积耗冷量过高的情况：a.同时供冷供热，调节不当，造成大量冷热抵消；b.过量引入新风；c.空调水泵、风机设备自身消耗冷量过高，等。,经济运行的评价指标和方法,4空调系统能效比（EERs）计算公式当输入空调系统的能源全部为电能时，该指标适用。,式中：EERs空调系统能效比。测量方法Q，Wi：按照2、3中的测量方法。评价方法该指标用于评价空调系统的整体运行效率。该指标应不小于2.9。冷水机组COP偏低、水系统输送系数偏低或末端能耗偏高均会导致该指标偏低。,经济运行的评价指标和方法,4空调系统能效比（EERs）计算公式当输入空调系统的能源全部为电能时，该指标适用。,式中：EERs空调系统能效比。测量方法Q，Wi：按照2、3中的测量方法。评价方法该指标用于评价空调系统的整体运行效率。该指标应不小于2.9。冷水机组COP偏低、水系统输送系数偏低或末端能耗偏高均会导致该指标偏低。,经济运行的评价指标和方法,5制冷系统能效比（EERr）计算公式当采用电驱动冷水机组时，该指标适用。,式中：EERr制冷系统能效比；Wj制冷系统主要设备能耗，瞬态值单位为千瓦（kW），累计值单位为千瓦时每年（kWh/a）。当系统采用水冷冷水机组，并采用蒸发式冷却塔冷却时，Wj应采用下式计算：Wj=Wch+Wcp+Wct式中：Wch，Wcp，Wct分别为冷水机组、冷却水泵、冷却塔能耗，瞬态值单位为千瓦（kW），累计值单位为千瓦时每年（kWh/a）。,经济运行的评价指标和方法,5制冷系统能效比（EERr）计算公式当采用电驱动冷水机组时，该指标适用。,式中：EERr制冷系统能效比；Wj制冷系统主要设备能耗，瞬态值单位为千瓦（kW），累计值单位为千瓦时每年（kWh/a）。当系统采用水冷冷水机组，并采用蒸发式冷却塔冷却时，Wj应采用下式计算：Wj=Wch+Wcp+Wct式中：Wch，Wcp，Wct分别为冷水机组、冷却水泵、冷却塔能耗，瞬态值单位为千瓦（kW），累计值单位为千瓦时每年（kWh/a）。,经济运行的评价指标和方法,测量方法Q，Wj：按照2、3中的测量方法。评价方法该指标用于评价空调系统中制冷子系统的经济运行情况。该指标用于水冷式冷水机组，应不小于4.0；用于风冷式冷水机组，应不小于额定值的90。冷水机组运行能效比的高低对该指标高低影响最大；冷却水输送系数、冷却塔能效比的高低对该指标也有影响。,经济运行的评价指标和方法,6冷水输送系数（WTFch）计算公式,式中：WTFch冷水输送系数；Wchp冷水泵总能耗，瞬态值单位为千瓦（kW），累计值单位为千瓦时每年（kWh/a）。测量方法Q，Wchp：按照2、3中的测量方法。评价方法该指标用于评价空调系统中冷水系统的经济运行情况。该指标的应不小于35。冷水温差大小、管路阻力系数高低、冷水泵效率高低、冷水泵是否采用了合理控制等因素都会对该指标高低产生影响。,经济运行的评价指标和方法,7空调末端能效比（EERt）计算公式,式中：EERt空调末端能效比；Wk各类空调末端总能耗，瞬态值单位为千瓦（kW），累计值单位为千瓦时每年（kWh/a）。测量方法Q，Wk：按照2、3中的测量方法。评价方法该指标用于评价空调系统中空调末端的经济运行情况。当末端以全空气系统为主时，该指标应不小于15；当末端以风机盘管为主时，该指标应不小于30。冷水温差大小、管路阻力系数高低、冷水泵效率高低、冷水泵是否采用了合理变频控制等因素都会对该指标高低产生影响。,经济运行的评价指标和方法,8冷水机组运行能效比（COP）计算公式,式中：COP冷水机组的运行能效比；Wch冷水机组的能耗，瞬态值单位为千瓦（kW），累计值单位为千瓦时每年（kWh/a）。对电制冷冷水机组，Wch为输入的电功率；对吸收式冷水机组，Wch为加热源消耗量（以低位热值计）与电力消耗量（折算成一次能）之和。测量方法Q，Wch：按照2、3中的测量方法。在节能检测时，为准确测得Q值，应对测试数据进行能量平衡校核，并按照下式计算不平衡率，当的绝对值在10以下时，认为测量结果可靠。,经济运行的评价指标和方法,式中：冷水机组能量测量不平衡率；Qc冷却水输送的热量，瞬态值单位为千瓦（kW），累计值单位为千瓦时每年（kWh/a）。其中Qc的测量按照5.9规定进行。评价方法该指标用于评价冷水机组的经济运行情况。该指标应不小于冷水机组额定COP值的95。冷水机组负荷率、冷凝温度、蒸发温度的高低都会对该指标高低产生影响。9冷却水输送系数（WTFc）计算公式,经济运行的评价指标和方法,式中：WTFc冷却水输送系数；Qc冷却水输送的热量，瞬态值单位为千瓦（kW），累计值单位为千瓦时每年（kWh/a）。测量方法Wchp：按照2中的测量方法；Qc：可按照下式计算其瞬态值，对全年瞬态值进行积分即可得到累计值；也可按照下式进行估算。,经济运行的评价指标和方法,Qc=Q+Wch式中：Gc冷却水瞬态流量，单位立方米每时（m3/h）；tc,in冷却水回水温度，单位摄氏度（）；,tc,out冷却水供水温度，单位摄氏度（）。评价方法该指标用于评价空调系统中冷却水系统的经济运行情况。该指标应不小于35。冷却水温差大小、管路阻力系数高低、冷却水泵效率高低、冷却水泵是否采用了合理控制等因素都会对该指标高低产生影响。,2.供热系统经济运行（北京市供热系统的节能目标）,1冬季供暖平均耗能热量指标2545w/m22燃煤供暖锅炉运行效率由目前60%提高到7080%。3燃气供暖锅炉运行效率由目前80%提高到90%以上。4供热一次管网平均热损失控制在5%以内，二次管网平均热损失控制在10%之内。5水资源消耗指标每万平方米热网循环水量：间接供热系统的一次水管网712t/h；间接供热系统的二次管网或直接供热系统2530t/h；直接供热混水系统3035t/h。每万平方米补水量：不应大于0.4t/h（相当于10t/日），先进指标为0.1t/h（相当于2.4t/日）。,经济运行的评价指标和方法,6电资源消耗指标：每万平方米循环水泵功率：间接供热系统的一次水管网初、末寒期1.12kW，严寒期23kW；间接供热系统的二次水管网或直接供热系统3.54.5kW；直接供热混水系统4.25.2kW。7煤资源消耗指标：燃煤锅炉每采暖期的单位面积煤耗不应大于18.7kg标煤/25kg混煤。先进指标为12.5kg标煤/17.5kg混煤。8气资源消耗指标：燃气锅炉每采暖期的单位面积气耗不应大于12立方米，先进指标为8立方米。,经济运行的评价指标和方法,技术和节能综述,管网的节能,热力站的节能,内容提要,1.直埋热力管道技术直埋热力管道的分类直埋热水管道直埋蒸汽管道直埋热水管道的保温结构的分类三位一体保温管柔性保温管合金钢内管,一、管网的节能,节能改造技术,直埋热水管道合金钢内管,1工作钢管（镍铬合金钢）；2聚氨酯（PUR）保温层；3不锈钢4低密度聚乙烯（LD-PE）外护管；5预警线；图合金钢内管结构图,技术和节能综述管网的节能,直埋热水管道交联聚乙烯内管,1PE-X管2聚氨酯保温3PE层4PE-LD保护层图交联聚乙烯内管结构图,技术和节能综述管网的节能,直埋蒸汽管道内滑动复合结构,图内滑动复合蒸汽管道,该结构管道优点加工制作工艺简单，价格相对较低。下图为内滑动复合结构型式，按照无机耐高温保温层的材料可以分为两种形式：无机保温层采用硬质硅酸钙无机保温层采用软质玻璃棉或者岩棉,技术和节能综述管网的节能,1防腐层2外保护管3空气层4玻璃棉5滑动支架6螺栓7隔热环8滑板9工作钢管,图非真空钢套钢结构图,技术和节能综述管网的节能,技术和节能综述管网的节能,技术介绍换热器、阀门和管道保温技术，可用于热源和输配管网等处的部件保温，减少热源设备和输配管网的热损失，提高能源效率。(1)技术描述近年来，保温材料发展很快，传统保温材料如珍珠岩和玻璃纤维等价格便宜，但传热系数高，部分材料还具有一定的亲水性，它们正在逐渐被新型保温材料所代替。传统保温材料的主要缺点是它们具有很强的吸水性（见下图）。,技术和节能综述管网的节能,.管网保温技术,从图可以看出，保温材料在湿工况下的换热系数比干工况下高很多。潮湿羊毛毡的换热系数是干工况下的2.5倍，湿工况下的聚氨酯换热系数是干工况下的1.66倍。,技术和节能综述管网的节能,图：保温材料在干湿工况下的传热系数比较,保温材料保温材料具有明显的阻碍热量传递的能力。通常情况下，它们的传热系数低于0.23W/m2.K。根据组成成分的不同，保温材料可以分为矿物保温材料、有机保温材料和金属夹层保温材料；根据环境温度的不同，保温材料可分为防火保温材料（环境温度高于650C）、保温材料（环境温度在室温和650C之间）和贮冷保温材料（环境温度低于室温）；根据外形和结构的不同，保温材料又可以分为微孔保温材料、夹层保温材料和纤维保温材料。保温材料通常比较轻，具有多孔结构和可拆卸性。常用保温材料包括膨胀珍珠岩、聚苯乙烯、聚氨酯、玻璃棉和矿物棉等。,技术和节能综述管网的节能,保温层厚度,最佳保温层厚度可以由下式计算得出：,技术和节能综述管网的节能,其中：T：管道表面温度，C；D0：保温层外径，m；A2：常数，A2=3.795*10-3；fn：热价，RMB/GJ；t：年运行小时数，h；：保温材料导热系数，W/m2.K；T0：空气温度，；Pi：保温材料价格，RMB/m3；Di：保温层内径，m；S：投资分摊率，0.20；：保温层表面对流换热系数，W/m2.K。当管道温度为81110C，环境温度为30C时，T-T0就是一个定值。在这种情况下，影响最佳保温厚度的主要因素就是热价、年运行时间和保温材料价格。增加热价和年运行时间以及降低保温材料价格都会增加保温层的厚度。,地上管道地面上管道保温费用（保温厚度为40mm）见下表。地面上管道的保温费用（包括安装）,技术和节能综述管网的节能,预制埋地式保温管预制埋地式保温管的保温费用（保温厚度为40mm)见下表。表：预制埋地式保温管的保温费用（包括安装）,(2)管道的保温费用,管道的热损失地上管道现有的地上供热管道都必须且已经进行保温，但大多不符合最新标准。下表是现有管道重新保温前后的热损失。,技术和节能综述管网的节能,地上管道的热损失(W/m),注：BI表示重新保温前；AI表示重新保温后,未保温的管道热损失可由下式计算获得。Qloss=h*A*(t)其中：h：管道表面的对流换热系数，通常为10-20W/(m2K)；A：换热面积，m2；t：管道表面与环境的温度差值，K。保温管道的热损失可根据管径、介质温度和保温层厚度由下图查取。,技术和节能综述管网的节能,技术和节能综述管网的节能,图保温管道的热损失,（4）回收期,技术和节能综述管网的节能,回收期,二、蒸汽冷凝水回收技术,图某热力厂原设计水系统简图,技术和节能综述管网的节能,图某热力厂改造后水系统简图,技术和节能综述管网的节能,三、水力平衡技术,供热系统中流量、压力的分布状况称为系统的水力工况；温度、供热量的分布状况称为系统的热力工况。供热系统的供热效果好、坏，直接由供热系统的水力工况和热力工况所决定。供热系统普遍存在的冷热不均现象，正反映了供热系统热力工况的失调；而热力工况的失调，又基于水力工况的失调，亦即供热系统流量分配不均所致。,技术和节能综述管网的节能,1.适用范围、水力平衡技术适用范围本技术适用于热力输配管网，目的是通过技术手段实现各终端热用户（建筑物）之间管网水力工况平衡，提高管网水力工况的稳定性，使供热系统正常运行，可以节约无效的热能和电能消耗。目前，北京地区以及国内其他采暖城市供热管网绝大多数为定流量系统。在实际运行中，这种系统的典型问题之一就是水力工况不平衡，近端用户过热、远端用户供热不足，系统供热质量不高。管网水力工况不平衡直接与管网运行模式有关：在变流量系统中一般不会出现水力工况不平衡问题，管网水力工况失衡只出现在定流量系统、或出现在从定流量系统向变流量系统转换过程中。可能导致系统水利工况失调的原因有：系统在大流量、小温差工况下运行，与设计工况偏离；热用户热力入口设备工况改变（阀门开度改变、私自拆装设备等），造成系统水利工况改变。,技术和节能综述管网的节能,特别需要指出的是，在系统水利工况失调，近端用户过热、远端用户供热不足时，不能采取加大循环泵扬程和循环流量的办法，这种办法没有解决系统失衡问题，只是掩盖了问题，只会造成系统热能、电能的更大浪费。推荐技术措施解决管网水利工况失调，提高水利稳定性，可以选择以下几种技术措施：在管网中安装压差控制阀；在管网中某些点限制流量（定流量）；建筑物热力入口安装静态平衡阀；建筑物热力入口安装动态平衡阀；建筑物热力入口加装混合回路，对建筑物独立进行温度控制；为供热建筑物设立独立热力站，将建筑物与管网进行水力分离。上述技术措施1）-4）是调节管网水力平衡的方法，5）-6）着眼于对单栋建筑供热进行控制。改善管网水利工况，需要对管网以及热用户的情况具体分析选择合适的技术措施。,技术和节能综述管网的节能,2.技术措施作用原理介绍差压控制差压控制阀用于把系统的差压稳定在一定范围内。当系统的差压增加时，阀门减少开度消耗额外的压力。与此相反，阀门一旦增大，即意味着阀门的压降减少，系统的差压也逐步到达预设值。流量控制同时使用静态平衡阀和动态平衡阀调节流量，但它们的应用条件各异。静态平衡阀为流量的静态调整，是一次性手动调节，不能够自主随系统工况变化而变化阻力系数，所以称静态平衡阀。需通过手动设定流量，并能测量流量。平衡阀的作用对象是阻力，能够起到手动可调孔板的作用，来平衡管网系统的阻力，达到各个环路的阻力平衡。当调整动作完成时，阀流阻力不可能再随着系统条件的变化而发生变化，即，当系统条件变化时，每个循环的流量也变化。,技术和节能综述管网的节能,定流量阀也称为自力式流量控制阀。在一定的工作压差范围内，它可以有效地控制通过的流量。例如：当阀门前后的压差增大时，通过阀门的自动关小动作，保持流量不增大；反之，当压差减小时，阀门自动开大，以保持流量恒定；应用定流量阀的管路系统压差不能小于阀门所要求的正常工作压差范围，因为阀门本身不能提供额外压头，此时即使阀门全开，流量仍将低于规定流量，不能起控制作用。平衡阀的选用及安装自动差压控制阀、平衡阀的选择应依据已知设计流量和差压相适合的阀门性能指数（Kv值）确定。不能直接根据连接管网的管径选择。静态平衡阀可安装在供水立管上，也可安装在回水立管上，一般是安装在回水立管上。自力式差压控制阀应安装在回水管上。调节器的压力传感器通过毛细管与进水管连接。毛细管不能安装在进水管底端。否则，毛细管易受水中的泥沙污染。,技术和节能综述管网的节能,平衡阀的最终定型和它们位置的确定应依据特定操作工况下管网的水力分析。原则上，管网的平衡阀设置在各幢建筑物的前端，或者在一组建筑物的前端，如下图所示：,图管网的平衡,技术和节能综述管网的节能,图DN80型平衡阀性能曲线图DN200型平衡阀性能曲线,技术和节能综述管网的节能,图锅炉房内平衡阀的应用,技术和节能综述管网的节能,图管网系统平衡阀的应用,技术和节能综述管网的节能,3.节能效益,流量控制阀的调节,技术和节能综述管网的节能,单管系统按照建筑物的建筑面积按20吨/万平方米分配流量，按照调节阀的刻度流量进行分配，对部分调节阀用超声波流量计进行了流量测试。双管系统按照水泵最大输出流量按面积等比例分配流量，用超声波流量计进行了流量分配。水力平衡度合理分配系统流量使各分支管网的水力平衡度接近1。,技术和节能综述管网的节能,技术和节能综述管网的节能,按照供热面积分配流量以某热力站为例，看各分支流量，评价各分支的水力平衡度。,技术和节能综述管网的节能,技术和节能综述管网的节能,技术和节能综述管网的节能,节能量,图溶解于水中的空气量图表,技术和节能综述管网的节能,四、供热系统中空气的存在及排除,1.技术介绍技术描述调速泵是通过改变泵叶轮转速而灵活调整泵的扬程和水流量。泵调速后可以在高效工况下运转，达到即满足使用工况要求而又节约能源（节约泵耗电量）的目的。这是目前广泛使用的通用技术。调速泵的原理是在泵的电机上连接一个变频器，变频器可将电源频率（通常为50Hz）调到一较低的频率并相应地使泵电动机在一低速上运行。泵电动机的速度取决于电源频率和电动机构造（例如两极电动机，四极电动机等）。供热系统中，锅炉房、热力站和建筑物等可能安装有循环泵、补水泵、加压泵及混合泵等，在供热系统中应用的场合较多。该技术涉及的设备有：水泵（离心泵）、泵电动机（交流电动机）和变频器。,技术和节能综述热力站的节能,一、水泵的节能,适用范围调速泵技术适用于多种情况，例如：变流量供热系统：水泵的流量和扬程必须根据需要而随时调节，如锅炉房和热力站等处都要使用调速循环泵才能满足调节的需要；定流量供热系统：目前一般都是水泵额定流量过大、通过阀门节流而调节水泵的扬程和流量，阀门节流实际上就是能量浪费。通过调速泵技术，用调节水泵的速度代替阀门调节，就可以节省阀门节流所造成的能耗；补水系统：用调速泵补水，不仅节省补水泵的电耗，而且使系统的定压点的压力波动幅度大幅度下降，利于系统的稳定运行。下图分别表示定速泵节流阀的定流量系统中水压的分布情况，在同一系统中，如果用变频器控制变速泵作为定速泵节流阀替代方案时的水压分布情况。由图可以看出，在保持用户同样水压分布的情况下，调速泵节省了节流阀的损失。,技术和节能综述热力站的节能,图定速增压泵和节流阀压力曲线在内的简化流程图,技术和节能综述热力站的节能,图包括（变频器控制的）变速增压泵压力曲线在内的简化流程图,技术和节能综述热力站的节能,一般来说，变频器即可以提高频率也可以降低频率，但频率提高的幅度远远小于频率降低的幅度。同时要注意，频率提高后泵耗电量高于额定耗电量，电机发热量增加，有可能导致电机过热而停机或损坏。,2水泵特性,决定泵特性的因素很多，从节能上看，主要的因素是泵叶轮的外径和转速。当改变它们时，泵的特性会发生很大的变化。（1）泵特性和系统阻力,图泵特性,其中，Q泵的流量（m3/min）H泵的全扬程（m）L泵的轴功率（kW）r液体的比重，一般清水为1,技术和节能综述热力站的节能,（2）叶轮直径与泵的特性当分别以Q1，H1，L1表示叶轮直径为D1时的流量，全扬程，轴功率，以Q2，H2，L2表示叶轮直径为D2时的流量，全扬程，轴功率时，则它们具有如下所示的关系。Q2/Q1=（D2/D1）3H2/H1=（D2/D1）2L2/L1=（D2/D1）5,技术和节能综述热力站的节能,（3）转速与泵的特性右图表示改变转速时泵的特性的变化。当分别以Q1，H1，L1表示转速为N1时的流量，全扬程、轴功率，以Q2，H2，L2表示转速为N2时的流量，全扬程，轴功率时，则它们具有以下所示的关系。Q2/Q1=（N2/N1）H2/H1=（N2/N1）2L2/L1=（N2/N1）3,图转速与泵的特性,技术和节能综述热力站的节能,图现有设备的运行状态,3泵的节能措施,技术和节能综述热力站的节能,调节阀门改变流量,技术和节能综述热力站的节能,泵性能调整,技术和节能综述热力站的节能,年节约的电费,节约电费=电费节能率台数电费=消费电功率（kW）运行时间（h/年）电价（0.5元/kWh）运行时间：4600h/年=16h/d6d/W4W/m12m/年8500h/年=24h/d（365-10）d/年,技术和节能综述热力站的节能,技术和节能综述热力站的节能,消费电力计算值,技术和节能综述热力站的节能,图流量比和轴功率比,技术和节能综述热力站的节能,2台泵的运行方式,1台定速泵相同型号2台泵小泵和大泵相同型号2台泵可变速相同型号2台泵全速、可变速,技术和节能综述热力站的节能,4、泵节能效益,技术和节能综述热力站的节能,使用机器,系统流程,技术和节能综述热力站的节能,变频器（400V，IP21)的费用见下表。变频器（400VIP21)费用,技术和节能综述热力站的节能,5.泵节能费用,另外，在市场上还有一种泵、电动机和变频器一体化的设备。这种一体化的设备一般容量较小，其价格见下表。,技术和节能综述热力站的节能,泵、发动机和变频器一体化设备价格,节省收益如上图，定速泵节流阀系统的流量为200m3/h，扬程为620kPa，此时泵的效率为0.78，电动机效率为0.93，每年供热运行125天。更换成调速泵后，节流阀拆除，水泵流量不变，但水泵扬程降为420kPa，泵的效率为0.76，电动机效率为0.94，变频器效率是0.96，供热天数不变。则原来泵的耗电量根据式（2）：Pex=620kPa*200m3/h/3,600sec/h/(0.78*0.93)=47.48kW更换成调速泵后，由式（3）知：Pnew=420kPa*200m3/h/3,600sec/h/(0.76*0.94*0.96)=34.02kW每年减少的耗电量根据式（5）:,技术和节能综述热力站的节能,6.应用实例,Ered=(47.48kW34.02kW)*125天/年*24小时/天=40383.14kWh/年回收分析由表1知，55kW的变频器价格为41500元。本案例泵电机功率为47.48kW，可取投资41500元，仅增加变频器，不更换泵。但应加上拆除节流阀、增加旁通管等施工费用，设7000元，则总投资约48500元。电价0.65元/kWh。则年节省电费为：40383.14kWh/年*0.65RMB/kWh=26249.04RMB/年。简单回收期为：48500/26249.04年=1.85年。当原系统中的节流阀损失由200kPa变为100kPa时，则回收期变为4.64年。因此回收期的长短与原系统节流阀的损失大小由密切关系。,技术和节能综述热力站的节能,二、气温补偿器在热力站中的应用,图定流量供热系统控制方案直接连接,技术和节能综述热力站的节能,图定流量供热系统控制方案间接连接,技术和节能综述热力站的节能,图变流量系统控制方案控制最不利环路压差,技术和节能综述热力站的节能,图变流量系统控制方案控制热力站出口压差,技术和节能综述热力站的节能,三、热力站的自动控制,技术和节能综述热力站的节能,方式一,技术和节能综述热力站的节能,主要功能能够实现连续的按室外温度进行自动控制，即利用热表MBUS传输的测量数据，根据室外温度对一次水流量进行自动控制，并实现回水温度限制；内置的“一次流量/室外温度曲线”和“回水温度/室外温度曲线”可按热力站的实际情况和需求修改并具有夜间运行模式的选项；系统具有四重安全保护；为热力管网保持水力平衡并实现节能控制创造了必要条件。,控制曲线,技术和节能综述热力站的节能,方式二,技术和节能综述热力站的节能,主要功能1、一次回水温度的自动控制根据室外温度和一次总管回水温度建立曲线，实时监测室外温度变化，并通过查询曲线设定对应的一次回温，通过调节一次流量对一次回温进行控制。2、二次供水温度的自动调节根据室外温度和各采暖分支二次供水温度建立曲线，实时监测室外温度变化，并通过查询曲线设定对应的二次供水温度，通过调节各采暖回水分支流量电调阀对二次供温进行控制。,技术和节能综述热力站的节能,3、二次供回水压差恒定控制设定二次供回水压差，通过控制变频循环泵频率保持控制二次供回水压差恒定。4、补水定压控制和补水液位控制补水定压控制：设定二次回水压力，通过控制变频循环泵频率保持二次回水压力恒定。补水液位控制：通过膨胀水箱的高低液位信号控制补水泵的启停，同时软水箱液位信号也参与控制。5、热力站安防报警系统当热力站出现火灾、温湿度超标、管网、水箱及设备漏水以及非法入侵等事故时，控制器将立即向上位系统报警。,技术和节能综述热力站的节能,方式三,技术和节能综述热力站的节能,主要功能1、上位数据管理系统包括实时的运行参数存储及分析统计功能、控制参数设定值的生成及下发功能、气象数据的收集及分析功能、分级的运行管理功能等。2、远程数据通讯系统基于CDMA1X公共通讯网络平台，建立了热力生产信息共享平台，所有监控监测热力站的实时运行数据直接汇集到平台，可实现集团内数据共享和远程下发各站控制参数设定值。3、气候模型专家系统中心系统从专业气象台天气预报和实测数据，综合电厂供热参数，根据室外温度(小时滚动平均值)与回水温度控制曲线和每个站的用户性质、建筑结构等因素得出每个站一天12个时段的控制参数值。,技术和节能综述热力站的节能,4、本地自动控制1、一次侧回水温度控制根据上位下发的分时段的回水温度控制设定值通过控制一次回水电动执行器开度，达到控制回水温度的目的。同时有最大流量限制功能和定值控制功能。2、二次侧供水温度控制可选择根据室外温度或等比例分配模式控制各采暖系统一次分支回水电动调节阀，达到控制二次供水温度的目的；3、二次侧供回水压差恒定控制控制变频器运行频率，对二次循环水压差进行闭环控制；4、定压补水系统控制补水泵，为二次循环系统补水；控制电磁阀，达到为二次循环系统泄压的目的。5、热力站安防报警系统当热力站出现火灾、温湿度超标、管网、水箱及设备漏水以及非法入侵等事故时，控制器将立即向上位系统报警。,技术和节能综述热力站的节能,节能分析,技术和节能综述热力站的节能,注：解能率、节水率与系统运行有关，以上数据仅供参考,根据民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）（JGJ26-95）和新建集中供暖住宅分户热计量设计技术规程（DBJ01-602-2004），与“1980年1981年住宅通用设计（4个单元6层楼，体形系数为o.28左右）的参照住宅相比，节能50和65住宅的相关参数见下表：,2.建筑围护结构的节能,表外墙传热系数,注：a)S-体形系数，建筑物外表面面积与体积之比，b)N-层数，c)*-根据(JGJ26-95和DBJ01-602-2004，窗户U值应小于4.0和3.5,技术和节能综述建筑围护结构的节能,技术介绍一幢建筑(以北京地区六层、四单元组合体的80住2-4通用住宅为例)中各部分能耗量在总能耗中所占比例为:通过外墙、屋顶和地面的传热量约50%,窗户的传热量占22%，窗户的空气渗透量造成的热损失占28%。也就是说，窗户总的传热量约占建筑全部耗热的50%,窗户在建筑能耗中占有较大的比例,因此有必要采取措施减少窗户的热耗，加强窗户的节能。在以后的讨论中，上述窗户作为分析比较的基准窗。要减少窗户的能耗，主要是加强保窗户的温措施和减小冷风渗透量。（1）加强保温措施改善窗户的保温性能需提高玻璃和窗框、扇型材两部分的性能。加强玻璃保温性能：主要利用两层玻璃中间的空气层热阻较大的原理，双层窗和单框双玻璃窗均利用这个原理,仅空气层的厚度有所不同。一般空气层厚些,热阻较大。然而在单框双玻璃窗中的空气层不易取得较大厚度。加强框、扇型材部分保温：一是采用复合型框、扇(如钢塑型、钢木型、木塑型等)；二是采用低导热材料的框、扇材料(如塑料)等；三是采用热导率小的材料截断金属框、扇形型材的热桥。普通铝合金窗（中空玻璃），传热系数大于4.0W/m2.k；断热桥的铝合金窗（中空玻璃），传热系数在3.0W/m2.k以下，其中性能好的可低于2.8W/m2.k。,节能窗技术,技术和节能综述建筑围护结构的节能,以PVC塑料门窗、断冷桥铝合金门窗为主的节能型门窗可有效降低传热系数，可满足本市节能65%的要求北京市建筑节能设计标准DBJ01-602-2004.（2）减小渗透量建筑物由窗缝隙渗入的冷空气量是由门窗两侧所承受的风压差和热压差决定的,其影响因素很复杂,一般风压差和热压差与建筑物的形式、门窗所处的高度和朝向及室内外温差等因素有关。窗缝隙渗入的冷空气量的多少可用密闭系数来描述。把采取加强气密性措施的各种窗型测出的气密性数据与未加密闭处理的基准窗户的气密性数据之比值称之为密闭系数.基准窗缝构造渗透量约为4.5m3/(mh),建议密闭系数取值见表。.,密闭系数,北京市建委、规划委员会发布了自2000年1月1日起执行的（北京市“九五”住宅建设标准）建筑外窗部分补充规定，明确要求：各类住宅建筑外窗传热系数应不大于3.5W/m2.k.现在调整为不大于2.8W/m2.k。,技术和节能综述建筑维护结构的节能,各类窗户的造价,不同节能窗的简单回收期,根据上述假设，简单回收期为29年。随着能源价格的不断上涨，回收年限将进一步缩短，因此节能窗的应用在经济上是可行的。,技术和节能综述建筑围护结构的节能,（1）北方严寒及寒冷地区采暖居住建筑节能设计标准。,1节能窗性能指标体系,窗户是建筑围护结构中的主要组成部件，窗户的热工性能优劣将极大地影响到建筑的采暖和空调能耗。,标准对窗户的传热系数规定为：寒冷地区：K4.04.7W/（m2k）严寒地区：K2.03.0W/（m2k）对窗户的空气渗透性能规定：16层；不低于级（原标准），渗透量2.5m3/（mh）730层；不低于级（原标准）渗透量1.5m3/（mh）当设计的建筑窗墙比符合标准规定时，窗户的传热系数K2.8W/（m2k），屋顶及外墙的传热系数K0.6W/（m2k.）。,技术和节能综述建筑围护结构的节能,表围护结构传热系数限值W/m2k，遮阳系数SC比较,（2）与发达国家标准的比较,技术和节能综述建筑围护结构的节能,建设部也已将修订JGJ2695提到议事日程，另外，由于节能门窗企业发发展及对节能工作的逐年得到重视，在一些建筑节能工作开展得较好的城市，对应用的窗户的保温等性能已超过了目前标准的规定值。因此，建议的窗户的保温性能规定为：寒冷地区：K3.12.5W/（m2k）严寒地区：K2.52.0W/（m2k）,技术和节能综述建筑围护结构的节能,表窗户的传热系数,（1）外窗保温性能分析,2节能外窗性能分析,技术和节能综述建筑围护结构的节能,注：本表中的窗户包括一般窗户，天窗和阳台门上部带玻璃部分。阳台门下部门芯板部分的传热系数，当下部不作保温处理时，应按表中值采用；当作保温处理时，应按计算确定。,表常用窗框材料的导热系数（W/（mK）,由于外窗通常是由窗框（扇）料和玻璃部分组成的。因此，窗（扇）料的导热系数和窗框部分的传热系数对外窗的保温性能有重要影响。几种常用窗框材料的导热系数见下表8。,技术和节能综述建筑围护结构的节能,表几种外窗传热系数K计算值W/（m2K）,窗框部分导热系数K见下表,表窗框部分的传热系数K（W/（m2K）,技术和节能综述建筑围护结构的节能,据国家建筑工程质量监督检验中心建筑幕墙质检部提供的各类材质窗检测结果节能效果见下表。,表各类窗的传热系数与节能效果,（1）塑料窗的节能效果,3节能塑料门窗,技术和节能综述建筑围护结构的节能,（1）高性能中空玻璃,4高性能中空玻璃与超级间隔条,a.中空玻璃根据国空标准GB11944-2002，对中空玻璃的定义是两片或多片玻璃以有效支撑均匀隔开并周边粘结密封，使玻璃层间形成有干燥气体空间的制品。该定义有以下含义：中空玻璃可以由两片或多片玻璃构成；中空玻璃的结构是密封结构；中空玻璃空腔中的气体必须是干燥的；中空玻璃内必须含有干燥剂。但中空玻璃国标重点是对中空下班的制作和检测方法给予规范，对中空下班的节能并没有界定。因此，要想探讨中空玻璃的节能我们必需了解中空玻璃和热传递几种方式之间的关系。,技术和节能综述建筑围护结构的节能