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同力节能典型的节能实例

同力节能典型的节能实例

【概要描述】

同力节能典型的节能实例

【概要描述】

典型的节能项目---

高层与大型建筑双级变频泵送空气源热泵中央热水系统

 

一、项目概况

厦门银聚祥邸项目于2007年竣工,是厦门市首个实施精装修的超高层商品住宅,为了减少原设计方案中使用电热水器拟需的1000千瓦的配电负荷投资,建设单位确定在国内首次采用可再生能源制热的集中式热水供应方案。经过方案论证与市场竞争,由厦门同力节能科技有限公司中标中央热水系统总承包工程,并以交钥匙形式完成项目的设计、采购、施工及试运行等环节,该项目采用空气源热泵热水机组,实际配电负荷约6 0千瓦,于20096月调试成功,20099月移交客户使用至今正常,运行情况达到设计与使用要求。

 

二、传统的高层建筑中央热水设计方案与特点

绝大多数设计师在设计大型或高层建筑集中供热水方案时,都会不暇思索地选用热水锅炉机组加二次换热的方案(如下图所示),该方案特点为采用承压式设计,能有效地利用市政管网余压,减少水体二次污染,保证冷水和热水的出水压力平衡。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 传统的高层建筑集中供热水原理图                             热水锅炉机组

 

应当注意的是,简单地应用系统损失和效率的传统热平衡方法进行热效率分析,整个中央热水系统的热效率可以达到70-80%左右,往往使人误解这是一个高效节能的设计方案。

不过,利用有效能分析方法,却真实地发现了无论在锅炉燃烧器、还是在容积式换热器、板式换热器等环节都存在严重的有效能损失,这是个典型的高品位能源低位使用的高耗能用能系统,全系统的火用(   exergy)效率在20%上下。

三、采用空气源热泵的超高层建筑中央热水设计方案

福建地处低纬度、全年无霜冻区域,热泵热水机组以其极高的能效比、全年可稳定生产热水的能力、及热泵设备运行使用的高可靠性等特点,可以全面替代锅炉供应卫生热水。

今天很多人已经认识到热泵的节能效果,通过热泵这样一种装置或系统,我们可以有效地把存在于大自然环境(空气、土地、江河湖海)及工厂排放的废水、废气中的低品位能量提取出来,应用到我们的生产和生活所需的各个方面,如生活中的采暖、制冷、除湿、卫生热水,工厂中的干燥、提馏、环保及其它工艺环节等。

热泵热水器要得到的广泛应用却存在着新的技术性挑战,热泵使用低品位能源,热泵的出水温度大约只在50-55℃左右,虽然可以满足终端卫生热水的使用要求,但如何解决大型或高层建筑项目长距离热水输送问题,减少中间环节热交换的温降损失,使之完全替代以往高耗能的煤电油直接加热装置,减少碳排放、是摆在节能专家和节能工程师面前无法回避的课题。

由厦门同力节能科技有限公司自行研发的同力热水站节能产品(如下图所示),已经有效地解决了这一难题。热泵生产的热水存储到蓄热水箱中,经过多级变频泵送控制系统送到客户终端,避免了中间环节换热器的温降损失,确保满足客户卫生热水的温度要求,用户使用热水温度稳定在45-50℃,管道内流量、压力、温度参数可调可控。

 

 

 

 

应用热泵热水器的集中供热水原理图                     空气源热泵热水机组

 四、项目经济性评价

4.1、制备热水的费用分析

单纯从热泵工作的能耗来看,制备150℃的生活热水,与其他几种常见供热系统的能耗比较如下:

表1  热源设备能耗及能源成本比较表

供热系统

热泵系统

燃油锅炉

燃气锅炉

电锅炉(热水器、下同)

消耗能源

轻柴油

液化气

能源计量(价)单位

瓩时

公斤

公斤

瓩时

年平均终端用水温度(℃)

50.00

50.00

50.00

50.00

年平均冷水进水温度(℃)

16.00

16.00

16.00

16.00

热源设备年平均热效率

360%

87%

90%

95%

能源热当量(KJ/单位值

3600.00

42652.00

50179.00

3600.00

热源设备耗能(能源单位/吨热水)

10.98

3.84

3.15

41.63

能源价格(元/单位值)

0.8708

6.90

7.35

0.8708

热源设备能源费用(元/吨热水)

9.57

26.47

23.17

36.25

 

从上表可知,仅从自身工作的能耗比较,制备150℃生活热水所需的热源设备能源费用,热泵仅为燃油锅炉的36%,燃气锅炉的41%,及电锅炉的26.4%

若燃油锅炉、燃气锅炉或电锅炉的热水泵送系统也使用与本项目同样的配置,热泵项目与燃油锅炉、燃气锅炉、电锅炉制备生活热水的总成本比较如下:

表2  系统总能耗及总成本比较表

供热系统

热泵系统

燃油锅炉系统

燃气锅炉系统

电锅炉系统

热源设备能源费用(元/吨热水)

9.57

26.47

23.17

36.25

管网与容器产生的热损失系数

5%

3%

3%

3%

泵送成本(元/吨热水)

3.43

市政自来水费(元/吨)

2.80

单位热水总成本(元/吨热水)

16.48

33.63

30.23

65.51

 

4.2、项目投资与运行费用

银聚祥邸项目总投资约200万元人民币(含不锈钢管网与保温管道铺设),扣除管道铺设费用后,热源设备及配套设施的项目投资额在75万左右。对比几种供热系统的投资及年运行费用经济指标如下:

 

表3  年运行成本比较表

热源设备

热泵

燃油锅炉

燃气锅炉

电锅炉

预算总投入(万元)

75.00

68.00

60.00

60.00(含配电增容)

年运行能耗费用(万元)

20.98

47.26

42.04

62.71

年运行节省能耗(万元)

 

26.29

21.07

41.74

 

用能企业在进行方案论证后,摒除了电锅炉方案,除了节约配电增容配套资金40万元外,节省运行能耗费用41.74万元/年。以项目折旧期10年计算,共可为业主带来约41.74×1040457.4万元的经济效益。

由此可见,同力热水站在节能上有着显著的比较优势。虽然在初期投资上比燃油锅炉和燃气锅炉略高,但是却大大降低了全年的运行费用。

4.3既有的煤电油热源项目的置换改造

表4  己有供热系统改造成热泵系统的经济比较表

现有热源设备

燃油锅炉

燃气锅炉

电锅炉

热源改造总投入(万元)

75.00

其中系统配套的技改投资(万元)

33.00

其中热泵换锅炉设备的EMC额(万元)

42.00

改造前年运行成本(万元)

47.26

42.04

62.71

改造后年运行成本(万元)

20.98

20.98

20.98

年节约运行成本(万元)

26.29

21.07

41.74

投资回收期(年)

1.60

1.99

1.01

 

要实施一个既有煤电油热源项目的置换改造,除了热源设备置换部分可以按合同能源管理模式EMC由用能企业和节能企业进行节能效益分享外,在项目的配套技改资金方面还需政府部门给与用能企业必要的财政支持,提高用能企业节能技改的积极性。

综上所述,将以煤电油为热源项目的卫生热水系统改造成热泵(或太阳能)系统具有极佳的节能效果和良好的经济效益。本项目设计方案将热泵制备的热水经过双级变频泵送控制系统送到用户终端,确保了输送过程温降损失最小,系统全年运行稳定可控,项目设计具有独创性,在解决我国南方地区大型或高层建筑用卫生热水的节能减排事情上起到了良好的示范作用。

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