公共建筑供热系统分时分区节能改造方案

1、公共建筑供热系统分时分区节能改造方案一、现有技术方案供热系统的热惰性是限制按需供热的一个重要要素，特别关于按需供热衷最重要的间歇性供热需求，现有的技术方案难以知足节能运转的要求。关于公共建筑，平常工作时间段要求正常供热、而夜间保持防冻运转即可；由此产生了分时分区的节能运转方案，详细包含:1、尾端变流量分时分区供热：在低负荷运转时，经过调理流量阀开度降低尾端系统流量以降低供热量；其长处是成本低、构造简单、有必定的节能见效；缺点是:不可以改变系统供水温度；并简单造成水力失调、不利节点的管路有冻结风险；2、通断时间控制分时分区供热：在低负荷运转时，经过通断阀准时开启或关闭,降低供热量；其长处是成本低

2、、构造简单、有必定的节能见效；弊端是：不可以改变系统供水温度；而且不合适应用于寒冷地域;3、楼前混水系统分时分区供热：详细构造形式多种多样,共同点是此中最少包括调理阀、控制系统和内部循环泵；经过内部循环泵保持内部水循环,经过调理阀调整供热量；其长处是:可以改变系统供水温度、节能见效好；弊端是：系统复杂、控制系统要求高、成本较高。经过需求分析可以发现，此类应用的特色是在某个时间点供热需求会发生由大变小的突变、此后将保持一段较长时间的低负荷状态，但是供热系统的热惰性会致使响应速度严重滞后,进而形成能源的浪费。依据参照资料可知，固然规定的夜间最低值班室温为5，而现有的分时分区系统的夜间室温则平常为1

3、5左右，此中仍有必定的节能空间.其他正常供热时，尾端系统的管道和铸铁散热器中的均匀水温为60以上，切换到夜间低耗费运转状态后，均匀水温渐渐降落为30以下。由此，对应的尾端散热器壳体和循环水都会产生最少30K的温差,现有技术方案中，这部分的温差所对应的热量是没法被利用的、大多数被白白浪费掉。以较常有的四柱760铸铁散热器为例：散热器单片参数：重量5。2Kg、水容量0.93L、中心距600mm；平常单片对应尾端供热面积为1.3至1。5平方米。此中：铸铁的比热容为：0.53kj/(kgk)；水的比热容为：4。2kj/(kg*k）当发生需求突变后形成温差为30K时，所对应的热量损失为：5。2*0.53

4、30+0。93*4。230=199。86kj（约55.5wh）即对应每平方米供热面积会产生约40wh的热量损失。二、改良技术方案为解决现有技术的问题，本方案采纳相变储能技术,在尾端系统负荷产生由大变小的突变时,经过相变储能模块快速从尾端系统中提取热量积蓄起来、并加以利用。同时,相变储能模块拥有优异的降温输出能力,完满可以代替现有系统。详细方案：该系统包含热源侧系统1、尾端系统2、相变储能模块3和内部循环泵4；在正常供热负荷工况下，热源侧系统1与尾端系统2连结，由热源侧系统1为尾端系统2供给热量;当尾端系统2的负荷发生由大变小的突变时（此时，尾端系统2中的循环水的温度高于相变储能模块3中的储能资

5、料的相变温度),将热源侧系统1与尾端系统2断开，并将尾端系统2与相变储能模块3、内部循环泵4相连结，由内部循环泵4驱动尾端系统2中的水循环经过相变储能模块3的换热器5、使得循环水与储能材料进行热互换，将水中的热量回收并积蓄到相变储能模块3之中，同时使得循环水的温度快速降落、进而防范了热量的消逝;此后,在尾端系统2处于低负荷运转时，当尾端系统2中的水温降落到低于相变储能模块3中的储能资料的相变温度时,将尾端系统2与相变储能模块3、内部循环泵4相连结，由内部循环泵4驱动尾端系统2中的水循环经过相变储能模块3的换热器、使得循环水与储能资料进行热互换并输出温度较低的低品位热能,进而保持尾端系统的低负荷

6、运转、即可保持夜间值班温度。图1需要指出的是，在夜间低负荷值班工况下，在尾端系统中尽量降低供水温度并保持必定流量的循环，是保证安全性的同时降低能耗的最正确手段.此时若采纳楼前混水系统则：尾端负荷理论上最低可减少为正常负荷的1/5；热源侧的供水温度与尾端侧供水温度的差值较大（30K）、是正常运转温差的两倍以上；由此，此中重点的热源测流量调理阀的开度将小于10%、甚至有可能低于5%，其可操作性大打折扣。以下是几种方案的比较分析表:方案基础组成造价节能见效优弊端分析流量阀长处：构造简单;变流量系统2元/20弊端：存在运转风险；控制系统不可以改变尾端供水温度，节能率低；通断阀长处：构造简单；通断控制系

7、统2元/20%弊端:存在运转风险；控制系统不可以改变尾端供水温度，节能率低；调理阀组合4-10长处:可降低供水温度，节能率高；楼前混水系统控制系统2030%元/弊端：构造复杂，控制精度要求高；内部循环泵相变储能模块长处：构造简单，合用面广；低负荷运转时，尾端的供水温度最通断阀组合10相变储能系统30低，节能率最高;控制系统元/弊端：不合用于热源侧供水温度低于内部循环泵55的应用。表1综上所述，本方案的长处是：1、热回收功能：当发生需求突变时，独一一种可以低成本、快速回收尾端系统中的充裕热量的方案，除去尾端系统的热惰性，有益于分时分区管理和行为节能；2、缓释功能：当热源侧供水温度较高时，现有方案

8、都没法为尾端系统坚固的供给很低的供水温度、所以节能见效受限；而经过相变储能模块可以为尾端系统坚固的供给低于30的供水温度，所以尾端系统对外散热的能力也大幅降落，进而在知足低负荷运转的同时做到了热量的迟缓开释、夜间保持低负荷时几乎不额外耗费热量；3、合理分配热能品位：经过储能模块快速汲取热量时储热温度相对较低、即热能品位有较大损失，所以所积蓄的热量难以直接用于正常负荷工况的供热,本方案中由储能模块做为低品位的热源，恰巧可以知足低负荷运转的应用需求，进而直接变废为宝。三、详细事例分析以公共建筑供热系统事例为例，详见表2（此中耗热量有关数据按1平方米供热面积对应计算）,表中参数对应关系为：Q：耗热量

9、（wh）；E：热负荷（w)；T：室内温度（）;Ra热源侧供回水参数(/）；Rb尾端侧供回水参数（/）。第一,设定一个简化的连续供热系统作为参照：（图2）1、工作时间段（上午8点至晚间20点之间）为正常负荷，运转参数以下：热负荷E1=26w；耗热量Q1=26w12h=312wh；室内温度T1=20；热源侧供回水参数Ra1=70/63；尾端侧供回水参数Rb1=70/63;2、歇息时间段(晚间20点至第二天8点之间）为正常负荷，运转参数以下：热负荷E2=40w；耗热量Q2=40w*12h=480wh;室内温度T2=20；热源侧供回水参数Ra2=70/60;尾端侧供回水参数Rb2=70/60；此后，采

10、纳节能性能较好的混水系统作为比较项：1、工作时间段（上午8点至晚间20点之间）为正常负荷，运转参数与连续供热模式同样；（图2）2、降温阶段（晚间20点至24点）：尾端低负荷运转，此时尾端中水温较高，采纳自然降温为主，少许协助供热，室内温度渐渐降低；运转参数以下：热负荷E3=4w；耗热量Q3=4w4h=16wh；室内温度T3=12；热源侧供回水参数Ra3=70/69；尾端侧供回水参数Rb3=40/35;降温阶段中，若停止尾端循环，四小时的周期较长，关于不利地点可能造成管道冻结；所以需要合适启动尾端循环,这样会致使散热量增添，所以需要从热源侧系统增补少许热量；因为散热量的增添使得室内温度不可以进一

11、步降低、节能率有所降低。3、低负荷供热阶段(清晨24点至第二天6点）：尾端保持低负荷运转,此时尾端系统供水温度较低，室内温度保持在较低的水平；运转参数以下:热负荷E4=12w；耗热量Q4=12w*6h=72wh;室内温度T4=12；热源侧供回水参数Ra4=70/67;尾端侧供回水参数Rb4=40/35；4、快速预热阶段（第二天6点至第二天8点）:尾端系统与热源侧系统连通，处于大温差、高负荷运转状态，快速提高室内温度至正常水平；运转参数以下：热负荷E5=80w；耗热量Q5=80w*2h=160wh;室内温度T5=18-20;热源侧供回水参数Ra5=70/35;尾端侧供回水参数Rb5=70/35；

12、最后,对本文介绍的相变储能系统进行介绍,此中相变储能模块3中的储能资料5的相变温度Tx设计为30：1、工作时间段（上午8点至晚间20点之间）为正常负荷,运转参数与连续供热模式同样；（图2）2、热回收阶段（晚间20点至22点）:尾端进入低负荷运转，将热源侧系统1与尾端系统1断开,并将尾端系统1与储能模块3、内部循环泵4相连结，由内部循环泵4驱动尾端系统2中的水循环经过储能模块3的换热器6、经过换热器6使得循环水与储能资料5进行热互换，将水中的热量积蓄到储能模块3之中，并使得循环水的温度快速降落、进而防范了热量的消逝，室内温度同时降落；运转参数以下：（图3)热负荷E6=0;耗热量Q6=-40wh（

13、即回收热量值）；室内温度T6=12；热源侧为断开状态；尾端侧供回水参数Rb6=65/35；3、自然降温阶段（晚间22点至23点)：此时尾端中水温约为35，可采纳中断尾端循环进行自然降温的方式，使得循环水温降落至20，室内温度渐渐降低为8;因为系统中止时间为1小时，时间较短、没有管道冻结的风险；4、低负荷供热阶段(清晨23点至第二天6点）：尾端保持低负荷运转，此时尾端系统供水温度低,室内温度保持在值班温度水平;运转参数以下：热负荷E7=8w；耗热量Q7=8w7h=56wh；室内温度T7=8；尾端侧供回水参数Rb7=25/20；此时,优先使用相变储能模块3作为低品位热源，如图4所示，启动内部循环泵

14、4，由内部循环泵4驱动尾端系统2中的水循环经过储能模块3的换热器6、经过换热器6使得循环水与储能资料5进行热互换，当尾端系统2中的水循环经过储能模块3的换热器6今后,水温高升为25左右，而25的出水温度足以知足低负荷工况的要求，而且可以做到热量的迟缓开释;当相变储能模块3中积蓄的热量耗费殆尽时：即如图5所示，将相变储能模块3与热源侧系统1连结，由热源侧系统1为相变储能模块3增补合适的热量；热源侧系统1的供回水温度参数为70/35；因为换热温差较大，该热互换过程可以快速达成。当达成热量补给后，将热源侧系统1与储能模块3断开，再将尾端系统1与储能模块3内部循环泵4相连结（即回到图4的状态），由相变

15、储能模块3对水进行循环加热,进而连续保持尾端系统的低负荷运转;5、快速预热阶段（第二天6点至第二天8点）：尾端系统2与热源侧系统1连通,处于大温差、高负荷运转状态,快速提高室内温度至正常水平；运转参数以下：热负荷E8=90w；耗热量Q8=90w2h=180wh；室内温度T8=1820；热源侧供回水参数Ra8=70/25；尾端侧供回水参数Rb8=70/25。时间段连续供热模式混水分时供热模式相变分时供热模式连续供热：820Ra1=Rb1=202121222223230连续供热:01E1=26w；Q1=312wh；T1=20;70/63热回收阶段：降温阶段：E6=0w;Q6=40wh；E3=4w；

16、Q3=16wh；T6=12；T3=12；Ra3=70/69;自然降温阶段Rb3=40/35低负荷供热阶段：1-2E2=40w；Q2=480wh；T2=20；Ra2=Rb2=70/60E7=8w；Q7=56wh；T7=8；低负荷供热阶段：相变供热过程：E4=12w；Q4=72wh；Ra7：无;233-445T4=12;Rb7=25/20；Ra4=70/67；增补供热过程：Rb4=40/35Ra7：70/35；Rb7=25/20；5-66-8快速预热阶段：快速预热阶段：E5=80w;Q5=160wh；E8=90w;Q8=180wh;耗热量共计792wh/560wh/508wh/节能率无30%36表2综合分析：固然表中