供热工程—第七章－集中供热热源

1、7 7 集中供热热源集中供热热源n什么是最节能环保的热源方式？什么是最节能环保的热源方式？n燃煤 提倡热电联产集中供热n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n电 提倡热泵（空气源、水源、地源、污水源及海水源等）n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集中采暖系统的热媒公共建筑节能设计标准公共建筑节能设计标准GB 50189GB 501892005 2005 规定：规定：5.2.1 5.2.1 集中采暖系统应采用热水作为热媒。集中采暖系统应采用热水作为热媒。 n国家节能指令（第四号）明确规定：国家节能指令（第四号）明确规定：“新建采暖系统应采用

2、新建采暖系统应采用热水采暖热水采暖” ” n热水采暖系统的优点：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

3、源的地区，应考虑采用复合式能源供冷供热；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）源热泵水（地）源热泵供冷供热。供冷供热。空调供热冷热源的节能思路开源节流空调供热冷热源的节能思路开源节流n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n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多种供热采

4、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 不均匀热损失：6 W/m2 建筑耗热： 25 W/m2 壁挂炉：0.29 电热采暖： 0.27(0.81) 水源热泵： 0.09(0.27) 空气热泵： 0.14(0.41) 31W/m2W 室外管网 损失：5 W/m2 天然气锅炉： 0.43 燃煤锅炉： 0.65 水源热泵： 0.13(0.39) 电热锅炉： 0.40(1.19) 高温热力管网 损失：2 W/m2 天然气锅炉： 0.47 燃煤锅炉： 0.55 燃煤热电联产：

5、0.21 天然气热电联产： 0.27 泵耗：0.4 W/m2 泵耗：1 W/m2 36W/m2 38 W/m2 分散采暖能耗仅分散采暖能耗仅以建筑耗热为主以建筑耗热为主供热规模越大供热规模越大供热环节越多供热环节越多供热能耗和损失越供热能耗和损失越大大城市集中供热能耗包括建筑耗热、不均匀热损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热损失和室外管网损失燃煤热电联产能耗最低，在燃煤热电联产能耗最低，在环保允许的条件下，应坚持环保允许的条件

6、下，应坚持燃煤热电联产集中供热燃煤热电联产集中供热1.应优先应优先采用城市或区域热源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.2.2.热电联产热电联产n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”。n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

7、冬夏负荷平衡，高效经济运行。2.热电联产热电联产用户用户用户热网主循环泵热交换器燃料电抽汽或背压排汽热电厂n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n 特点：能源利用效率高，比热电分产高出特点：能源利用效率高，比热电分产高出4040。2.热电联产热电联产抽凝汽轮机锅炉凝汽器发电机冷却水抽汽供热锅炉抽凝式供热汽轮机锅炉抽凝式供热汽轮机n热电联产是利用燃料的高品位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能发电后，将其低品位热能供热的综合利用热源的技术热的综合利用热源的技术n中华人民共和国节约能源中华人民共和国节约能源法法、

8、中华人民共和国大气污中华人民共和国大气污染防治法染防治法等文件与法规中，都等文件与法规中，都明确表示鼓励发展热电联产明确表示鼓励发展热电联产n热电冷联产形式的区域供冷在热电冷联产形式的区域供冷在我国刚刚起步，但发展迅速我国刚刚起步，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、电力负荷与天然气负荷n建筑空调负荷对电力负荷的影响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。n天然

9、气负荷特点天然气负荷特点 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。n应对措施应对措施 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上海某超高层建筑月电耗分布电力负荷特点电力负荷特点n近年来，能源和电力的需求快速增长，2

10、6个省区存在不同程度的拉闸限电；n从2000年开始，发电装机容量从3亿kW增加到亿kW，但能耗增长的速度更快；n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。050100150200250123456789101112Base Load 上海某公共上海某公共建筑月耗电发布建筑月耗电发布燃气空调特点燃气空调特点 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。

11、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分布式燃气热电冷联供n适用范围适用范围 适用于写字楼、宾馆、商场等分散的公用建筑。n特点特点 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。n推广力度推广力度 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

12、热、电、冷联产n热电冷三联供在热电联产的基础上夏季配合吸收式冷水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机组供空调冷冻水n特点：能源利用综合效率高，经济效益和社会效益显著。特点：能源利用综合效率高，经济效益和社会效益显著。热电联产装置吸收式制冷机压缩式制冷机锅炉供电供热供冷电网电热冷燃料微型燃气机：发电与供热微型燃气机：发电与供热0200040006000800010000120001400016000内 燃 机 燃 气 轮 机联 合 循 环 汽 轮 机 燃 料 电 池热 电 联 产 装 置 型 式造价（元）热电联产装置锅炉供热汽轮机燃气轮机内燃机燃料电池各种热电联产装

13、置及其造价的比较各种热电联产装置及其造价的比较4.多种热源多种热源吸收式制冷（制热）机吸收式制冷（制热）机压缩机冷凝器蒸发器输入功高压蒸汽低压蒸汽热热冷凝器蒸发器输入功高压蒸汽低压蒸汽热热发生器吸收器泵热热1.优点优点n利用热能为动力：可利用低品位热能、减少电耗n对平衡燃气、电力供应有利n满足环保要求，避免了CFC制冷剂对环境的破坏n可同时采暖制冷，减少机房尺寸n比电制冷噪音低2. 应用形式应用形式n以锅炉蒸气为热源的吸收式制冷或直燃机n利用废热的吸收式制冷n太阳能吸收式制冷n实现能源梯级利用的吸收式制冷4.多种热源多种热源太阳能利用太阳能利用 太阳能采暖可以分为主动式和被动式两大类。主动式是

14、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。 太阳房太阳房太阳房工作原理示意图太阳房工作原理示意图4.多种热源多种热源 光伏发电光伏发电太阳能汽车太阳能汽车太阳能光伏发电太阳能光伏发电4.多种热源多种热源 风力发电风力发电风力发电风力发电5.建筑用热泵建筑用热泵为什么提倡使用各类热泵？为什么提倡使用各类热泵？n使用电作动力的空气热泵n空气热源， COP=3时，一次能源效率高于燃煤n当空调在住宅普及时， 空气热泵初投资低于： 空调 + 暖气n问题: 严寒期产热量不足 可使

15、用辅助电加热器，仍比全电热省50%n用户独立可调, 无输配系统损失n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n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。的，常常就是一个装置的两种称谓。 热泵定义及特点热泵定义及特点热泵主要功能与特点热泵主要功能与特点（1）功能：）功能：通过作功使热量从低温介质流向高温介质（2 2）特点：）特点：l一机两用一机两用：热泵能满足建筑空调冬季供热和夏季供冷l环保环保：削减燃煤锅炉，减少CO2排放l

16、节能节能：效率高，运行费用低l可持续发展可持续发展-利用的低温热能属于可再生的能源l均衡用电负荷均衡用电负荷：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热泵技术在我国发展应用的背景与条件n能源政策 n环境保护政策 n建筑节能法 n城市能源结构的改变 n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热泵种类及应用范围n空气源热泵空气源热泵 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 n水源热泵水源热泵 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

17、下耦合热泵 热泵分类热泵分类n从热量来源的角度考虑分为从热量来源的角度考虑分为 空气源热泵和地源热泵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热量的提取或蓄存都往来于大地之中往来于大地之中n从与热泵换热器中制冷剂进行热量交换的介质分为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土壤源热泵地源热泵；地下水热泵水源热泵 空空调调热热泵泵的的主主

18、要要分分类类及及其其优优缺缺点点 热泵类型 系统构造 性能系数 初投资 主要优缺点 空气源热泵 简单 较低 低 受气候条件影响 水源热泵 较简单 高 较低 采用水资源 地源热泵 较复杂 较高 高 环保节能可再生 地下水热泵地下水热泵分户水源热泵分户水源热泵34851回灌井回灌井抽水井抽水井分户水源分户水源热泵主机热泵主机可放室内可放室内风机盘管风机盘管地下水热泵地下水热泵地下水热泵地下水热泵整体式水源热泵空调机整体式水源热泵空调机分散式水环热泵空调系统分散式水环热泵空调系统地表水（海水）热泵地表水（海水）热泵地源热泵地源热泵 系系 统统 组组 成成 1.用户末端环路用户末端环路 2.2.制冷剂环路制冷剂环路 3.3.土壤换热器环路土壤换热器环路 4.4.生活热水环路生活热水环路地下耦合热泵地源热泵地下耦合热泵地源热泵不同型式的地源热泵不同型式的地源热泵水源热泵的应用特点水源热泵的应用特点n无集中冷热源，但需要冷却水供应系统无集中冷热源，但需要冷却水供应系统n冷热同源冷热同源n可同时供冷供热，有效回收热量可同时供冷供热，有效回收热量n可独立控制和独立计费可独立控制和独立计费n适用于无室外机安装位置的建筑适用于无室外机安装位置