《供热系统节能》课件.ppt

1、公共机构节能重点领域 技术运用实务供热,李先瑞,目 录,1.供热系统的能耗 2.供热系统的节能技术 3.清洁能源和可再生能源在供热系统中的应用 4.供热系统的能源审计 5.供热系统经济运行的评价指标 6.供热系统节能的新技术 7.案例,供热系统的能耗,(1)供热系统能耗现状 供热系统图,供热系统供热量和能耗,公共机构的供热能耗较大,从表中可知，机关供热能耗较高。,供热系统的能效较低 从上表可见，中小型燃煤锅炉房与煤炉的效率极低，而其它供热系统运行则处于比较合理的水平。北京供热系统平均起来要比国内其它地方好一些。 中欧、东欧例子显示传统锅炉的一般效率仍然有效，对于现代锅炉而言，则利用固体燃料、油

2、料与天然气。,燃煤锅炉的热效率较低 上面的例子显示老式锅炉技术条件比较糟糕，没有自动控制，效率低下，烟气损失高。造成这种情况的原因是流量太高以及烟气温度太高。锅炉运行与锅炉房技术陈旧也会造成额外损失。燃煤锅炉改造或“煤改气、煤改油”能够大大提高热能生产效率。,水泵的运行效率较低 以上6座政府机构办公建筑循环不泵的效率,从表上可知水泵的效率一般低于50%.,水力失调度高，失水率较多 老管网漏水比较大，占水量的28，很难保证能够按照补水的水质标准对漏水进行补充。 根据老标准，补水只占循环水量的12。这相当于集中供热管网在一年中替换12次水。目前，欧洲集中供热公司发展趋势是年换水量等于管网中的水容量

3、，也就是一年只换水一次。 水力失调度，近端远远大于1，远端远小于1。 管网处于大流量、小温差运行方式。,公共机构平均单位热耗、电耗指标较高,(2)经济运行对供热系统能耗的要求 a.单位供热量燃料消耗量 锅炉房单位供热量燃料消耗量 b.单位供暖面积燃料消耗量 供暖建筑单位面积燃料消耗量,c.单位供暖面积耗电量 d.单位供暖面积耗热量 e.补水比、供暖建筑单位面积补水量,供热系统的节能技术,（1）烟气冷凝回收装置 a.技术介绍 本技术适用于燃气锅炉房的烟气冷凝回收，提高锅炉热效率。 目前，大多数燃气锅炉的排烟温度大约为150。所以，把高温烟气直接排放到大气，不但造成环境热污染，而且还造成了能源浪费

4、。如果在锅炉排烟管道上增加一套冷凝型烟气换热器，回收烟气中的余热，无疑可以解决上述两个问题。 安装冷凝型烟气换热器，目的是利用烟气的余热，尤其是烟气中以蒸汽形式存在的能量（潜热）。烟气冷却到露点以下，开始冷凝，蒸汽相变所释放的热量把冷却介质（如供热系统的回水）加热，即可回收烟气的余热。,b.热回收效率 一般来说，环境条件适当时，冷凝型烟气换热器可将锅炉房的效率提高10 %左右。 安装冷凝型烟气换热器的最 佳条件是冷却介质温度相对较低， 即区域供热系统的回水温度要尽 可能低。随着冷却介质温度的降 低，锅炉排烟温度也降低，冷凝 型烟气换热器的热回收效率进一 步提高。图1显示了效率与烟气 温度及含氧

5、量之间的关系。 提高效率与烟气温度及含氧量之间的关系,冷凝型烟气换热器 冷凝型烟气换热器有多种 形式，根据烟气与水接触与 否，可分为直接接触型和间 接接触型。直接接触型的换 热器通过喷水与烟气接触， 水带走大部分的热量，使得 烟气发生冷凝，见图2。 图2 冷凝式烟气换热器(水/烟气直接接触),间接接触系统的例子 将排烟烟气导入该装置底 部的接收器，然后向上流过一 系列专门设计的翅片管，需预 热的水则在翅片管的内部流过。 烟气与水逆向流动，且管子上 装有很多翅片，可增加换热面 积和换热效果。 图 翅片管换热器,c.初投资 一台7 MW锅炉的烟气冷凝器的国外产品价格大约为50万元人民币，安装费用包

6、含在内，即约7万元人民币/MW。 目前，中国有几家生产燃气锅炉用烟气冷凝器的厂家，价格估计为3万元人民币/MW，安装费用包含在内。 根据以上的数据粗略估算， 本技术措施的初投资为10万 元人民币/MW，包括烟气管 道和烟囱等的整改费用在内。 冷凝器的价格 (1-10MW),d.技术可行性 从技术角度来看，所有的燃气锅炉都适合使用烟气冷凝器。但是，在中国还没有广泛使用烟气冷凝器技术。 e.经济可行性 如果锅炉效率提高5%，则简单投资回收期为3年左右。 锅炉效率的实际改善幅度取决于锅炉的进水温度或系统的回水温度，也取决于烟气中水蒸汽的冷凝潜力。,f.优化 烟气冷凝回收装置应由换热器主体、烟气系统、

7、被加热水系统（或其他介质）、排气与泄水装置、调节阀、温度和压力传感器等组成。 烟气冷凝回收装置的设置应符合下列规定： . 应设计安装在靠近锅炉尾部出烟口处，并应设置独立支撑结构； . 宜设置旁通烟道，当不具备设置旁通烟道时，应采取防止被加热水干烧的措施； . 应设烟气冷凝水排放口，并应对冷凝水收集处理；, 装置最高点应设置自动排气阀，最低点应设置泄水阀； . 宜设置安全阀。 烟气冷凝回收装置的选型应符合下列规定： . 应选用耐腐蚀材料，并应满足锅炉设备使用寿命和承压要求； . 装置的烟气阻力应小于100Pa，不得影响锅炉的正常燃烧和原有出力。 . 装置的承压能力应满足热水系统的压力要求； .

8、装置应使锅炉热效率提高5%以上。,（2）气候补偿技术 a.技术介绍 气候补偿技术是一项在传统锅炉房供暖系统中加装一套气候补偿系统，该系统根据监测的室外温度变化及时调节系统供热量，实现按需供热的一项节能技术。该项节能技术应用的节能设备为一套气候补偿系统，该系统主要由气候补偿器、电动调节阀、室外温度传感器、供水温度传感器等几部分组成。,通过在气候补偿器中预设定锅炉供暖运行曲线，并根据室外温度传感器实时监测并输送给气候补偿器的室外温度（变化），气候补偿器可依据锅炉供暖运行曲线时时计算出合理、节能的总供水温度值作为新的供水温度设定值，并将该温度值与系统实际供水温度值对比，依据该对比值，气候补偿器系统输

9、出信号控制调节电动调节阀的开度（即调节供暖系统回水量与锅炉供水量的混合比例），通过对总供水温度调节，使系统的实际供水温度与新的供水温度设定值相一致，从而实现锅炉房供暖系统根据室外温度的时时变化及时调节系统供热量，达到按需供热的节能运行方式。,b.气候补偿器 在集中采暖系统中，我们不能使用室内温度控制器控制采暖系统。因为一个房间的温度并不能代表整座建筑物对采暖系统的功率需求。 所以，人们一般采用根据室外温度，确定采暖系统出水温度，调节采暖系统的输出功率。 天气很冷时，调节器给定一个较高的出水温度，随外界温度的升高，出水温度逐渐降低。这一温度变化规律我们称供热曲线。这种调节方式可以保证整个建筑的供

10、暖需求。 这种调节器一般在满足基本调节功能 ，还具有很多其他附加功能，如：,对一天中的不同时间段进行不同供暖模式的设置。 对一周中的不同时间段进行不同供暖模式的设置。 对供暖曲线的设置可以更方便、直观。 对循环水泵提供控制功能，并可以在供暖系统停止运行期间， 定期开启水泵一段时间，防止水泵长期停运抱死。 对供暖系统提供控制的同时，还可以对生活热水的生产提供控制。,c.流程 图 锅炉房气候补偿应用流程图,图 水-水换热系统（电动三通分流阀）气候补偿应用流程图,图 水-水换热（电动两通阀）气候补偿应用流程图,图 水-水换热（一次侧分布式变频控制）气候补偿应用流程图,图 汽-水换热气候补偿应用流程图

11、,d.功能 人机对话、图文显示； 室外温度、供水温度、回水温度等数据采集； 手动和自动切换； 参数设置； 故障报警、故障查询； PID或模糊控制等运算调节； 根据室外气候条件及用户的负荷需求的供热曲线自动调节； 数据存储； 控制器自检。,(3)分时分区控制技术 a.技术介绍 这是一种在供热系统中对供热要求不同的各区域采取分别控制的运行方式。各种类型建筑物由于自身使用功能的不同，在一昼夜内每一个时间段所需供热量是不同的。采用本技术后，可对集中供热区域中不同的建筑物进行供热分区，并对一天中的时间段做出合理划分，并计算出每个时间段的供热负荷。,在使用功能不同（如夜间无需供热）的建筑物供热支路加装电动

12、阀，选取其典型房间放置室内温度传感器，并在热源设置分时分区控制器。根据具体使用时间及要求，通过分时分区控制器来控制阀门的启闭，使这些建筑物在使用期间室内温度保持在规定室温以上；在非使用期间使室内温度保持在防冻温度。,b.技术可行性 对供热系统中供热要求不同的区域进行分时分区控制，这种运行方式对于供热系统来说是最具有节能潜力的地方。在需要分时分区控制的区域分别选取典型房间放置室内温度传感器，分时分区控制器通过测试室外温度和典型房间室内温度来控制电动阀的开闭，达到对这些对供热要求不同的区域的分时分区控制。该技术已成熟应用，技术实施上不存在难点。,c.经济可行性 基本数据 简单计算表明，分时供暖夜间

13、设定温度可以节能。我们以一个没有热惰性的建筑物为例。它的房间温度可以在瞬间由20下降到8或由8上升到20。假设该建筑的夜间室内温度设低周期8小时，则24小时的平均温度为： (2016+88)24=16 24小时的室内平均温度比不使用分时分区控制技术时下降了4，每下降1计算可节能5%，则共节能5420%。 分区控制可应用于不同供暖 需求、不同用热规律的建筑物。 经济性分析见右表.,e.环境效益 应用分时分区控制技术后，可降低二氧化碳排量为：CO2减排量： CO2gas=QsavingsHgasCOgas =28086.90.0350.055 =55.6 tons/年.,f.流程图,（4）管网水力

14、平衡技术 a.技术介绍 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。,可能导致系统水力工况失调的原因有： 系统在大流量、小温差工况下运行

15、，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。 特别需要指出的事，在系统水力工况失调，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。,b.技术措施 解决管网水利工况失调，提高水力稳定性，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

16、网进行水力分离。 上述技术措施 - 是调节管网水力平衡的方法， - 着眼于对单栋建筑供热进行控制。改善管网水力工况，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

17、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。,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

18、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。 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1 管网的平衡,建筑物供热控制 建筑物级的供热控制可以采用混合回路或单幢建筑物热力站。现代化的最终用户控制系统都采用这些装置： 混合回路

19、混合回路是一种能允许不同建筑物的用户自行对供热温度进行独立控制的技术。如果供热管网中存在水力不平衡的问题，采用混合回路有助于解决这个问题。 混合回路能够提供很多用换热器方案也能提供的控制功能。如果不需要将用户和管网进行水力分离，混合回路的投资额相对比较低。 混合回路的构成包括循环泵、调节阀、电子控制器、差压控制阀、平衡阀、热量表及温度传感器。,建筑物热力站 换热器的应用是一种能够对不同建筑物的供水温度进行独立控制的技术。如果管网存在水力不平衡，利用换热器设备有助于解决这种问题。 换热器设备通常包括换热器、循环泵、调节阀、电子控制器、差压控制阀、平衡阀、能量表、温度传感器、定压系统、补水系统、以

20、及安全阀。 换热器设备能够提供很多由混合回路也能提供的控制功能。但是，换热器设备可以使热用户与管网实现水力分离，这是与混合回路的主要区别。换热器设备的投资额通常比混合回路设备的投资额高。,图3 热力站原理图,c.技术可行性 固定流量小区供热系统中管网平衡为常规惯例，在技术应用上没有特别问题。 在现代化供热系统中，混合回路和建筑物热力站都属于常用技术，运行可靠。但目前在国内应用不多，处于探索积累经验阶段。,d.经济可行性 管网水力平衡成本费用与所采取的技术措施及项目的具体情况有关，不能一概而论。 对于10,000平方米建筑物，一般建筑物的平均热负荷通常为300kW左右。 整套现代化混合回路装置的

21、粗略估价为：150,000 RMB/MW；整套建筑物热力站的粗略估价为：250,000 RMB/MW。 有关建筑物耗热控制的实例计算，参见下节。计算表明，简单投资回收年限大约为7年。,e.环境效益 计算表明，对于一个供热面积为10万平方米的系统来说，由于系统能耗降低可带来年减排CO2120吨的环境效益。,f.优化 水力平衡优化包括下列内容： 优化管网布局及调整管径，使并联环路之间压力损失相对差额的计算值达到最小； 在干、支管道或换热末端上设置水力平衡及调节阀门； 在经济技术比较合理前提下，一次管网可选用分布式变频泵技术； 在经济技术比较合理前提下，二次管网可选用末端混水技术。,水力平衡及调节阀

22、门的选用应根据下列条件确定： 供热管网内流量随负荷变化变化与否，即供热管网形式； 供热管网运行调节模式； 热计量及温控形式； 设计流量、压差和产品的相关技术参数及厂家技术要求。 常见水力平衡及调节阀门，其应用原则如下： 水力平衡阀应用于定流量系统、部分负荷时压差和流量变化较小的变流量系统；不适用于部分负荷时压差和流量变化较大的变流量系统；应用时应注意逐级安装以方便调试。,自力式流量控制阀应用于定流量系统等需要维持某特定位置流量恒定的应用，不应用于流量会产生变化的部位供热管网运行调节模式；应用时无特殊情况应单级安装。 自力式压差控制阀应用于部分负荷时压差和流量变化较大的变流量系统、可能被改造为变

23、流量系统的定流量系统，或其他需要维持系统内某环路资用压差相对恒定的场合，；应用时无特殊情况应单级安装。 动态压差平衡性电动调节阀可用于变流量系统的末端温控，或其他需兼顾水力平衡与控制的场合；应用时无特殊情况应单级安装。,（5）水泵变频调速技术 a.技术介绍 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（

24、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。,b.适应范围 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

25、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。 图1表示定速泵节流阀的定流量系统中水压的分布情况，图2表示在同一系统中，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。,图 1 定速增压泵和节流阀压力曲线在内的简化流程图 图 2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 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。,c.技术

26、可行性 本技术是成熟的、目前已广泛推广使用的技术，技术上完全可行。 在采用调速泵技术时，应注意的是要认真、全面的了解和分析供热系统的水力状况。 一般来说，在变、定流量供热系统中的循环泵均可以使用调速泵。同时，补水定压泵也适宜采用调速泵。,d.经济可行性 可通过计算简单的财务指标，例如NPV或回收期来评估财务可行性。 假设一台转速为2,900RPM的定速泵，装有一个节流阀，现更换成带变频器的调速泵，同时取消了节流阀。在流量200m3/h时，使用调速泵后泵的扬程可降低200 kPa，如图3。图中虚线所围圈的区域，表示考虑到其它因素后变频器和泵电动机额定值所限制区域。,图3 调速泵与定速泵节流阀的电

27、耗比较,e.社会效益 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 = 620 kPa * 200 m3/h / 3,600 sec/h /(0.78 * 0.93) = 47.48 kW 更换成调速泵后，由式（3）知： Pnew = 420 kPa * 200 m3/h / 3,600 sec/h /(0.76 *

28、 0.94 * 0.96) = 34.02 kW 每年减少的耗电量根据式（5）: Ered = (47.48kW 34.02 kW) * 125 天/年 * 24 小时/天= 40383.14 kWh/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： 40383.14 kWh/年 * 0.65 RMB/kWh = 26249.04 RMB/年。 简单回收期为：48500/26249.

29、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。 社会效益调速泵的使用，可以降低水泵耗电量，从而降低供热成本。在用同样热量的前提下，人们采暖的费用将降低，因此有着积极的社会意义，尤其是对低收入者，其社会效果更为明显。,(6)锅炉集中控制技术 智能型锅炉控制系统，由智能主机（主机控制系统）和下位机（终端控制器）组成，系统规模大小、功能灵活可变 。 控制系统示意图,主机控制系统 控制系统可对各区域进行温度补偿控制和手动控制，以及对同一区域的各锅炉进行联动控制，实现对多台锅炉及换热器进行集中控

30、制的功能。 在温度补偿功能中，温度补偿曲线采用四次曲线，该曲线是通过用户设定的特定值拟合而成，用户还可为一周七天设置不同的供暖时间段，并为每一个供暖对象设置各自的温度补偿曲线。,终端控制器 锅炉智能控制器，可根据用户的需求，实现对多台锅炉或调节阀的控制。控制器直接和锅炉或调节阀门相连，适合就地控制，具有自动控制、手动控制和强制手动控制三种控制方式。 控制模式 本产品可实现五种控制模式：（1）控制单台锅炉全自动运行；（2）控制多台锅炉联动运行；（3）控制供暖系统全自动运行；（4）控制锅炉与供暧系统联合运行；（5）实现计算机中央控制，远程监测、网络控制。,技术可行性 该系统融合了计算机信息管理技术

31、、远程监控技术、internet宽带通信技术、多屏幕监视技术等。供热运行集中监控系统的建立，便于各级管理人员实时监测运行数据。该系统与气候补偿器系统、分时分区控制器、远传温度采集器实时进行通讯，有利于供热系统管理人员高效的、及时、全面地掌握供热系统运行的实际情况，为其进行综合监督检查创造条件，有利于提高管理工作效率，减少失误，此项目已经进入现场试验阶段。,经济可行性 节能量 如表4所示为供热系统应用该技术前后的能耗数据。 供热系统能量消耗调研表 根据调研智能型锅炉控制系统技术节气(20%)*以上。,节气量 Qsavings = Qbefore - Qafter=4540000-3740000=

32、800000 m3 式中：Qsavings：节约燃气耗量，m3； Qbefore：改造前燃气耗量，m3； Qafter：改造后燃气耗量，m3。 其中，安装智能型锅炉控制系统可节约燃气量： Q = 20%Qsaving=8000000.2=160000 m3 节约费用 Agas= QPgas=160000 1.95 =312000元/年 式中：Pgas 燃气价，1.95元/ m3。,投资费用 锅炉房智能型锅炉控制系统设备投资约为70万元*，即Q。 回收期 回收期的含义即采取节能措施后，多支付的费用可在这个期限内，从少支付的供暖费用中得到补偿。 回收期：PB = Q/A 年 =700000 /31

33、2000 =2.24 年 经过上述保守计算，智能型锅炉控制系统这项技术节能经济效益是相当可观的。随着能源价格的不断上涨和该技术的发展，回收年限将进一步缩短、收益会进一步增大。,社会效益 智能型锅炉控制系统是现代化的燃气锅炉房中必不可少的组成部分，可以真正实现无人职守，同时能达到及时检测热网运行参数，了解系统运行工况；均匀调节流量，消除冷热不均；合理匹配工况，保证按需供热；及时诊断系统故障，确保安全运行；健全运行档案，实现量化管理的目的。 这项技术可使整个生产过程实现信息化管理，使供热采暖系统的运行、管理水平走向现代化。使人们的居住舒适性有所提高，降低了采暖费用，又同时减少了能源的消耗，体现了节

34、约型社会的要求，对社会的可持续发展有着重要的意义。,环境效益 全年的环境效益为： CO2减排量：CO2.gas=Qgas HgasCO2.gas =1600000.036420.055 =320 tons/年,f.环境效益 水泵用电量的降低，相对于中国以燃煤发电而言的国家，用电量的降低即意味着CO2、NOx与烟尘的排放量减少，因此有着很大的环境效益。如用电量减少20，则相应的减排量也为20。,(7)热计量 有关热计量的政策 根据中华人民共和国节约能源法的规定，新建建筑和既有建筑的节能改造应按照规定安装热量计量装置。 2006年建设部城建司下发的关于推进供热计量的实施意见中，对实施供热计量的技术

35、措施做出了明确的规定。 A.室外供热系统的热源、热力站、管网、建筑物必须安装计量装置和水力平衡、气候补偿、变频等调控装置；,B.新建建筑室内系统应安装计量和调控装置，包括：户用热表或分配式计量装置、水力平衡、散热器恒温阀等装置，并达到分户热计量的要求，经验收合格后方可交付使用； C.既有非节能建筑及其供热采暖系统的改造应同步进行，达到节能建筑和热计量要求； D.既有建筑采暖系统的计量改造，在楼前必须加装计量装置，室内采暖系统应根据实际情况选择不同的计量方式，包括户用热表或分配式计量等装置； E.政府机构办公楼等公共建筑应按供热计量要求进行改造，必须加装热量总表和调控装置，室内系统应安装温度调节

36、装置。,公共建筑供热热计量 公共建筑应根据供热单位与用户之间的协议，将结算点位置确定在楼栋的热力入口或热力站，并在此设置热量表。 公建的情况与住宅不尽相同，作为热量结算终端对象，有可能一个建筑物是一个结算对象，也有可能一个建筑群是一个结算对象，还有可能一个建筑物中各部分归属于不同的使用单位。用户与供热单位可进行协商共同确定热量结算点的位置，并在此为各用户单位装设热量表。这种情况适用于既有公共建筑的节能改造。对于新建建筑，在设计阶段难于确定归属于不同的单位的各部分，可在热力入口或热力站设置热量表，并以此作为热量结算点，各用户采用热分摊方式。,居住建筑供热热计量 住宅分户热计量应采取以楼栋为热量结

37、算点，每户热分摊的方法。 居住建筑的热量结算点是在楼栋的各热力入口处，该位置的热量表是耗热量的热量结算依据，而楼内住户的热计量应为热分摊，当然每户应该有相应的装置对整栋楼的耗热量实现户间分摊。 住宅分户热计量（热分摊）方法的选择，应从技术、经济、运行维护和推动节能效果等多个方面综合考虑，并根据系统形式按以下原则确定：,A.共用立管分户独立式散热器系统，当室温为分户总体控制时，宜采用通断时间面积法；当户内各房间要求分室控制温度时，宜采用散热器热分配计法或户用热量表法。 B.既有居住建筑为竖向双管散热器系统时宜采用散热器热分配计法。 C.既有居住建筑为竖向单管散热器系统时宜采用散热器热分配计法或流

38、量温度法。 D.地面辐射供暖系统，当户内为总体温度控制时，宜采用通断时间面积法；当户内室温要求分环路控制温度时，宜采用户用热量表法。 E.集中供热按户分环，采用风机盘管等空调末端设备供热的系统，宜采用户用热量表法。,住宅入户装置及热分摊原理图示,清洁能源和可再生能源在供热系统工程中的应用,（1）楼宇式冷热电联产技术 a.技术描述 楼宇式燃气热电冷联产系统（BCHP）是为建筑物提供热、电和冷的现场能源综合利用系统。它工作的基本原理是：首先利用天然气高品位热能在原动机中做功发电，再利用原动机发电所产生的废热进行供热、除湿或驱动吸收机制冷，从而实现能源的梯级利用。 联产系统的组成部分，主要可分为：发

39、电机组、余热回收设备和蓄能装置。,楼宇式热电冷联产系统的类型较多，其在供热、制冷模式下的主要系统流程，可分别由图1-1、图1-2表示。实际的热电冷联产系统，一般是这两种流程系统的组合或其中的一部分。 图1-1 热电冷联产供热工况系统图,图1-2 热电冷联产制冷工况系统图,b.适用范围 一般来说，热负荷相对较大且稳定、热电负荷匹配较好的建筑，应用联产系统可同时获得相对较好的节能率及经济性，这类负荷的建筑主要以游泳馆、医院、酒店等建筑类型为主。而对于写字楼、商场、办公楼等建筑类型，人口密度较大，夏季单位面积电负荷、冷负荷较高，过渡季节负荷时期一般较短，因而这类建筑应用联产系统时，机组年运行时间也较

40、长，一般也具有较好的经济性能，但值得注意的是联产系统在这类建筑应用的节能潜力有限，有时甚至是废能的。,图1-3中高档写字楼BCHP系统经济性评价,能源价格对系统经济评价的影响 联产系统的经济性与当地的电价、气价有着密切的关系，对应不同的价格体系，联产系统的经济性可能有着根本性的不同。仍以北京中高档写字楼为例，写字楼建筑面积约为6万平方米，采用燃气轮机型的联产系统，对应不同的能源价格，系统的经济性如图1-4 所示。图中经济性极好区、经济性较好区及经济性警戒区分别由增量投资回收年限为4年和10年的两条等年线分开划定。,从图中可以看出，在目前价格体系下（天然气价格1.80元/m3，分时电价：峰电1.

41、077元/kWh、平电0.688元/kWh、谷电0.322元/kWh），该写字楼应用联产系统的经济性较好。当燃气价格下降，电力价格进一步上升，则BCHP系统的经济性将进一步得到改善。 图1-4 能源价格对系统经济评价的影响,d.可行性分析 能源利用分析 目前在对燃气热电冷联产系统的能源利用进行评价时，常采用将燃气的BCHP联产系统与燃煤的分产系统进行比较1。天然气与煤是两种品质不同的一次能源，对燃气BCHP联产系统评价，将其与高效的燃气分产（燃气联合循环发电效率=50%，燃气锅炉能源利用效率=90%）进行比较可能更为合理。在这种比较基准下，不同类型BCHP的节能率见图2-1、图2-2。,从图中

42、可以看出，热电冷联产系统在供热工况下是有一定的节能优势，但在制冷工况下，节能很少。因此从能效的角度看，热电冷联产的节能还是有条件的，系统是否节能以及节能量的大小，要看全年冷热工况所占的比例，以及系统的发电效率以及余热利用效率的大小。,图2-1 燃气内燃机BCHP系统节能率,图2-2 燃气轮机BCHP系统节能率,技术可行性 从技术角度来看，楼宇热电冷联产系统只是把成熟的技术及产品进行系统集成，技术是完全可行的。另外，从国外已有系统的运行经验来看，根据不完全统计，日本在2001年3月以前，已有1413个成功运行的联产项目，总容量大于2212MWe，这也可说明它的技术可行性。 经济可行性 根据目前的

43、能源价格体系，商建热电冷联产系统的增 量投资回收期一般在310年左右.,e.社会环境效益 社会效益 燃气热电（冷）联产系统科学合理的利用，对于提高能源利用效率、缓解电力负荷夏季高峰及昼夜峰谷差、提高供电安全性、改善燃气冬夏季峰谷差、降低污染排放等有着非常积极的意义。 环境效益 评价热电冷联产的环境效益，选取的基准参考对象是燃煤锅炉、燃煤电厂及电制冷。在这种比较基准下，BCHP系统相对传统的燃煤分产方式而言，CO2减排率在3060，NOx减排率在70%90%,（2）热泵 a.技术描述 热泵技术是一种用电高效供热、制冷的实用技术，可以节省一次能源，减小环境污染。 按照热源的不同，热泵技术可以分为水

44、源热泵、空气源热泵和土壤源热泵等。水源热泵从水中取热，空气源热泵从空气中取热，而土壤源热泵从土壤中取热。,b.热泵种类 水源热泵 污水源热泵采暖、生活热水供应系统图,水源热泵的特点： 属于可再生能源 系统效率高，节能 运行相对稳定可靠 保护环境，减小污染 可以利用废热，提高能源利用率,土壤源热泵 图2 间接型土壤源热泵系统 图3 直接蒸发型土壤源热泵系统,空气源热泵 空气源热泵是以空气作为高温(低温) 热源来进行供热(供冷)的装置。相对于其它热泵类型而言，我国对空气源热泵的研究起步较早，研究内容也较多。以环境空气作为低品位热源，可以取之不尽，用之不竭，处处都有，无偿获取。空气源热泵则安装灵活、

45、使用方便、初投资相对较低，且比较适用于分户安装，比较适合于户用或小型空调系统。,c.可行性分析 初投资 水源热泵 北京地区以地下水源热泵系统为主，其初投资约200元/m2（采暖面积），仅包括热源及安装费。 土源热泵 土源热泵系统的初投资与地下水源热泵相近，约200元/m2（采暖面积）仅包括热源及安装费。 空气源热泵 空气源热泵系统的初投资比前两种要低，因为空气源系统不需从地下取热，不用打井或埋管，其初投资约150元/m2（采暖面积），仅包括热源及安装费。,运行费用 热泵系统的运行费用比燃煤和燃油系统都低，见表1。 表 不同热源供热系统运行费用,d.社会效益 该技术没有任何负面社会影响。它不但可

46、以设备和管道散热损失，节省一次能源，而且能减小污染、改善环境，改善供热质量和供热效果。,供热系统的能源审计,（1）能源审计依据 国家机关办公建筑和大型公共建筑能源审计导则.,（2）供热系统能源审计 a.能源审计的流程 常见的能源审计的流程 如图2-1所示：,b.供热系统能源审计的对象 通常集中供热系统主要由锅炉房、热力站、管网和建筑物构成，由此形成了供热系统的四部分供热环节。 住宅小区的供热系统能源审计包括四部分内容：建筑物审计、锅炉房审计、管网审计和热力站审计，见图3-1。,图3-1 审计对象（锅炉房、管网、热力站和建筑物）,c.审计思路 能源审计分为简单审计和详细审计。简单审计和详细审计取

47、决于审计地点的选择。 简单审计是一种基本的能源审计方式，它可以获得一些基本信息，诸如能耗水平和节能潜力与建议。相关的信息和数据既可以从现场直接获得，也可以通过能源审计来获得。,例如，根据建筑功能和设计的不同，同一个采暖系统中的住宅建筑可以分为多个类型。对于每一种类型的建筑，必须选择一栋进行详细审计，其他的可以进行简单审计。简单审计时，可以共用详细审计中获得的一些建筑特性参数。 详细审计比简单审计更复杂一些，它所需的时间更长，内容更多。详细审计必须收集更多的数据，以分析系统实际的工作状况和节能潜力，提出合理可行的改造措施和建议，并分析其经济效益。,d.审计方法 不同类型的审计都有相应的审计方法，

48、这些方法介绍了审计人员应该做的工作。审计方法分为五种： 建筑物简单审计方法 建筑物详细审计方法 锅炉房详细审计方法 管网详细审计方法 热力站详细审计方法,e.审计步骤,（1）锅炉热效率 锅炉运行热效率,供热系统经济运行的评价指标,（2）管网水力工况 供热管网水力工况应符合下列规定： 热源、热力站的循环流量应不大于设计流量的 1.1 倍； 街区热水管网水力平衡度应在 0.91.2 范围内； 热源、热力站出口供回水温差不宜小于调节曲线规定供回水温差的 0.8 倍。,（3）用户室内温度 室内温度应不低于设计温度 2，且不宜高于设计温度5。 （4）平均失水率 热水供热系统平均失水率应符合下列规定： 间

49、接连接热水供热系统，热源失水率不应大于 0.5%设计循环流量； 直接连接高温热水供热系统，热源失水率不大于 2%设计循环流量； 供水温度高于 65的街区供热系统，失水率不大于1%设计循环流量； 供水温度等于或高于 65的街区供热系统，失水率不大于0.3%设计循环流量。,（5）凝结水回收率 蒸汽热源的采暖系统凝结水总回收率宜大于 80%。 （6）管道保温 供热管道保温应满足下列规定： 地下敷设热水管道设计工况下沿程温度降不应大于 0.1/km； 地上敷设热水管道设计工况下沿程温度降不应大于 0.2/km； 蒸汽管道设计工况下沿程温度降不应大于 10/km。 （7）保温材料的热损失 保温材料的实测

50、热损失与设计值的偏差应小于 20%。,（1）基于吸收式换热的热电联产集中供热技术 基于吸收式换热的热电联产( Co-generation Based Absorption Heat-exchange，简称Co-ah ) 集中供热系统在热力站设置吸收式换热机组，将一次网的回水温度降至25 ，输送温差较常规的130 /70 拉大了近一倍，将热网的输送能力提高了近80% ，可降低新建管网建设投资30% 以上，也可避免既有管网增容扩建的投资与施工的不便。在电厂热网加热首站采用“温度对口”的分阶段梯级加热方式:热网水先由电厂循环水通过水水换热环节D 加热至30 ;,供热系统节能的新技术,继而通过吸收式热

51、泵环节E(COPh = 1. 67) ，用汽轮机的供暖蒸汽和循环水余热由30 加热至90 ;最后通过调峰汽水换热环节F，用供暖蒸汽由90 加热至130 。电厂循环水余热参与供热，可大大拓宽多级加热运用的领域。正是由于吸收式换热创造的低温回水与电厂循环水余热能级趋近，同时拓宽了热网制热的升温幅度，从而可以降低余热回收付出的可用能代价。流程加热环节总能效COPh，total = 1. 384，即汽轮机抽汽与凝汽的供热量的比例为1 0. 384，这意味着将电厂供热能力增加了近40% ，热电联产的能源利用效率也有显著的提高。这是目前常规电厂循环水余热利用技术所不能及的。,图,(2)基于吸收式换热的烟气

52、冷凝热回收技术 为改善大气环境质量，我国一些城市( 如北京)开始用污染小的高位天然气代替煤炭作为供暖燃料。至2008 年，北京市的集中供热以天然气为燃料所占比重超过66%。天然气是一种价格较高的燃料，应用于低位供热的前提是必须将其利用效率最大化。天然气的成分中含氢量很高，燃烧后排出的烟气中含有大量的水蒸气( 容积成分接近20% ) ，其汽化潜热占天然气高位发热量的比例达到10% 11% ，是烟气热量的主要携带者，因此水蒸汽潜热的有效利用不论在节能方面还是经济方面都有重要意义。,目前，相继研发和生产的冷凝锅炉，就是为了利用这部分热量，其效率比常规锅炉可提高5% 10%。但是在区域供热领域中，热网

53、回水温度一般在50 60 以上，高于烟气冷凝的露点，因此无论是大型燃气锅炉，还是燃气蒸汽联合循环的热电联产，均无法实现有效的冷凝热回收。利用吸收式换热，将热网回水温度降到25 左右，可使烟气冷凝热的直接回收成为可能( 如下图所示)。设天然气锅炉大火运行的排烟温度一般为140 ，通过烟气冷凝热回收装置，以25 的热网回水吸收锅炉烟气的显热和冷凝热。按过剩空气系数为1. 1，天然气热值为39. 8 MJ /Nm3 来计算，可使锅炉效率提高约15%。烟气最终排放温度降低到40 以下，一次网回水通过烟气热回收装置升温至41 作为锅炉给水。,烟气冷凝热的回收一方面可增加燃气锅炉的供热能力，降低锅炉增容改

54、造的投资;另一方面可大幅提高燃气锅炉系统能源利用效率，降低运行成本。北京用于供暖的天然气耗量可达30 亿Nm3 / a，如果50% 的燃气锅炉能够回收这些天然气燃烧的烟气冷凝热，可节约天然气用量为2. 23 亿Nm3 / a。,图,案例,（1）天然气分布式能源的应用 北京会议中心九号楼工程，主体为新建的四星级酒店。 建筑面积为7.30万m2，其中客房面积4.20万m2，餐厅宴会厅面积1.50万m2，车库及其它等约合1.6万m2。冬夏季节两个典型日的热电负荷如下。由负荷分析可知，酒店常年需要生活热水负荷，电负荷也比较稳定，热电联产方案考虑解决生活热水基本负荷，并提供部分电力，而供冷及采暖负荷则考

55、虑由常规能源站来解决。现对不同方案进行分析比较。,图4-1冬季典型日负荷 图4-2夏季典型日负荷,基准方案：市电+燃气锅炉 热电联产方案一：微燃机烟气吸收热泵 热电联产方案二：内燃机烟气吸收热泵 热电联产系统主要考虑在峰平电期间内运行，发电机组所发电力采取“并网不上网”的运行策略，与市网一起为宾馆供电，不足部分由市电补充。而热电联产系统产生的热量承担部分生活热水负荷及采暖负荷，不足热量由燃气锅炉补充。,技术评价,设备投资,运行能耗,增量投资回收年限,（2）空气源热泵的应用 热水工程要求一次性投资，长期使用，同时要重视运行成本。在未来的1020年，各方面信息显示，矿物燃料的紧缺不会缓解，其价格将会不断攀升，因此使用燃烧加热热水方式的热能设备，无论是燃油或者燃气都将面临运行成本上涨的压力，还涉及到废气排放及噪音控制等环境监控的投入，同时也具有一定的安全隐患。 空气源热泵热水设备是新一代的节能环保产品，符合当前建设节能社会的国策。该系统采用热泵逆卡诺原理，将空气中的低品位的热能,通过制冷压缩机按热泵方式作功,提升为高品位的热能生产热水