热能转移技术范文10篇

热能转移技术范文篇1

论文摘要：由于各车间热量产生量不同，纺织企业在冬季能量浪费严重。本文提出了纺织车间热能转移技术，即通过各车间热能相互转移分配来达到热能节约利用的目的。该技术可以达到十分良好的节能效果。本文详细介绍了这项技术的原理及方法，并以工程实例来验证该方法的节能效果，为该方法的大规模应用和推广提供技术参考。

纺织企业用电量很大，约和整个纺织企业的工人工资相当。作为劳动密集型的纺织企业，在原料成本和人工成本已无潜力可挖的情况下，节能已成为纺织企业可持续发展、增加企业利润、提高企业核心竞争力的最佳选择。

目前很多纺织企业有的车间在冬季需要供热，有的车间则在冬季把大量的热量排出室外，能量比较浪费严重。如果能把排出室外的热量转移至需要供热的车间，则可以节约大量的能量，该技术本文称为纺织热能转移技术。纺织车间热能转移技术是纺织车间节能的有效途径之一。合理使用热能转移技术，可使纺织车间冬季可不设供热系统而达到工人热感觉要求，节能减排效果十分明显。

1纺织车间热能转移技术的原理

部分纺织车间如细纱车间由于机器发热量大，在冬季车间热量仍有剩余，需要大量排放到室外大气中，大量热能白白浪费；而部分纺织车间如络筒车间和前纺车间在冬季则需要供热。此时可采用热能转移、风量平衡的方法，把热量剩余车间的热量转移至需要供热的车间。该技术称为纺织车间热能转移技术。该技术的核心在于：不消耗或消耗很少的能量，将部分纺织车间的热能转移至另外的纺织车间。

发热量较大的车间主要是指细纱车间。细纱车间用电一般占全厂吨纱基本生产用电的60%～70%，除一部分转化为加工产品的机械能外，绝大部分电功率转化为热能散发到车间中。细纱机的主要产热部件是电机，电机表面温度甚至高达60℃[1]，远远高于车间的温度。因此为节约能源，目前细纱车间的电机基本上都单独进行排风，称为工艺排风。由于细纱车间热量过剩[2]，无论冬季还是夏季，工艺排风都排至室外大气中。除工艺排风外，细纱车间的车间回风[3]称为地排风。根据国家标准，细纱车间的温度一般也高于其他车间的温度。实际纺织车间中，冬季细纱车间的温度甚至比前纺并粗等车间的车间温度高10℃以上。

发热量较小的车间包括有后纺的络筒车间、前纺的并粗车间等。这些车间的机器数量较少，机器排布较稀，整个车间总体发热量较低。在冬季，仅靠机器发热量不足以保证车间的温度。为达到国家标准要求的温度，需要从外界输入热量。

纺织车间热能转移技术是指在冬季，把细纱车间的热量转移至后纺的络筒车间、前纺的并粗车间等产热量较小的车间。通过这种车间热能的相互转移分配，来节约能源。

2纺织车间热能转移技术的应用

热能转移可以采用两种方法：①细纱工艺排风通过空调室送至产热量较小的车间；②细纱车间空气直接流通至产热量较小的车间。

方法一：细纱工艺排风通过空调室送至产热量较小的车间

工艺排风回细纱空调室过滤后，由工艺排风机通过主风道隔出的一条通道送至产热量较小车间的空调室，然后由该空调室的送风机送至车间。该方法较以往空调系统的不同之处在于：①工艺排风室的排风窗可调，可把工艺排风调小或关闭，以保证在冬季工艺排风可送至其他车间；②在主风道内隔出一条风道，连接细纱空调的工艺回风室和产热量较小的车间空调室。在隔出风道的两端，装有调节窗以保证冬季工艺排风可以畅通，而夏季工艺排风不能通过。隔出风道可采用普通的砖墙或玻璃钢风道。

方法二：细纱车间空气直接流通至产热量较小的车间车间

当细纱车间与产热量较小车间相连，也可以利用细纱车间的空气来加热隔壁车间。此时，需要打通两个车间的隔墙，安装门或者窗。冬季时减少细纱车间的排风量，增加新风量，保证细纱车间相比隔壁车间为正压状态。隔壁车间关闭送风系统，打开回风系统。则打开两个车间之间的门和窗，就让细纱车间的空气直接流通至产热量较小的车间。

当然，方法一采用了工艺排风机和送风系统，其送风比较均匀，整个车间的舒适度较高，热能利用率较高，然而增加了隔出风道，改造费用较高；方法二仅使用了门窗，把细纱车间的空气流通至隔壁车间，热能利用率很低，整个车间车间温度不均匀，热舒适性很低，但改造费用较低，而且不开隔壁车间的送风机，运行费用较方法一为低。

总之，通过上述两种方法，可将细纱车间的多余热量送至产热量较小的车间，从而保证车间热能的相互转移分配，这样可节约大量能源。例如，利用车间热能转移技术，在除西北、东北偏冷地区之外的纺纱厂，冬季可不设供热系统，节能减排效果十分明显。

3工程实例

实例1山西某有限公司采用方法一，把细纱车间的工艺排风送至前纺车间和络筒车间。在不增加锅炉的前提下，将前纺并粗车间、后防络筒车间的温度提高了6~7℃，都达到19℃以上，不采用锅炉即可达到人体的热感觉要求。一个采暖季节煤折合资金5.0万元，远远高于投资改造的费用。实例2郑州某棉纺织厂由于细纱车间隔壁的络筒车间产热量较小，采用方法二，将细纱车间和络筒车间通过门窗来调节冬季热能分配。增加很少的投资费用，就使络筒车间的冬季车间温度提高至18℃~22℃，满足生产工艺要求，提高了车间的热舒适性，节能效果明显。

在上述两个工程实例中，利用车间热能转移技术，冬季不设供热系统，即可达到人体热感觉的要求，节能减排效果十分明显。

结论

纺织车间热能转移技术是指在冬季，把细纱车间的热量转移至后纺的络筒车间、前纺的并粗车间等产热量较小的车间。通过这种车间热能的相互转移分配，来节约能源。

纺织车间热能转移技术有两种方法：细纱工艺排风通过空调室送至产热量较小的车间；细纱车间空气直接流通至产热量较小的车间车间。

利用车间热能转移技术，在除西北、东北偏冷地区之外的纺纱厂，冬季可不设供热系统，即可达到人体热感觉的要求，节能减排效果十分明显。

参考文献

[1]陈志祥．细纱车间空调节能探讨.棉纺织技术，1995，23（1）：26-28．

热能转移技术范文篇2

部分纺织车间如细纱车间由于机器发热量大，在冬季车间热量仍有剩余，需要大量排放到室外大气中，大量热能白白浪费；而部分纺织车间如络筒车间和前纺车间在冬季则需要供热。此时可采用热能转移、风量平衡的方法，把热量剩余车间的热量转移至需要供热的车间。该技术称为纺织车间热能转移技术。该技术的核心在于：不消耗或消耗很少的能量，将部分纺织车间的热能转移至另外的纺织车间。

发热量较大的车间主要是指细纱车间。细纱车间用电一般占全厂吨纱基本生产用电的60%～70%，除一部分转化为加工产品的机械能外，绝大部分电功率转化为热能散发到车间中。细纱机的主要产热部件是电机，电机表面温度甚至高达60℃[1]，远远高于车间的温度。因此为节约能源，目前细纱车间的电机基本上都单独进行排风，称为工艺排风。由于细纱车间热量过剩[2]，无论冬季还是夏季，工艺排风都排至室外大气中。除工艺排风外，细纱车间的车间回风[3]称为地排风。根据国家标准，细纱车间的温度一般也高于其他车间的温度。实际纺织车间中，冬季细纱车间的温度甚至比前纺并粗等车间的车间温度高10℃以上。

发热量较小的车间包括有后纺的络筒车间、前纺的并粗车间等。这些车间的机器数量较少，机器排布较稀，整个车间总体发热量较低。在冬季，仅靠机器发热量不足以保证车间的温度。为达到国家标准要求的温度，需要从外界输入热量。

纺织车间热能转移技术是指在冬季，把细纱车间的热量转移至后纺的络筒车间、前纺的并粗车间等产热量较小的车间。通过这种车间热能的相互转移分配，来节约能源。

2纺织车间热能转移技术的应用

热能转移可以采用两种方法：①细纱工艺排风通过空调室送至产热量较小的车间；②细纱车间空气直接流通至产热量较小的车间。

方法一：细纱工艺排风通过空调室送至产热量较小的车间

工艺排风回细纱空调室过滤后，由工艺排风机通过主风道隔出的一条通道送至产热量较小车间的空调室，然后由该空调室的送风机送至车间。该方法较以往空调系统的不同之处在于：①工艺排风室的排风窗可调，可把工艺排风调小或关闭，以保证在冬季工艺排风可送至其他车间；②在主风道内隔出一条风道，连接细纱空调的工艺回风室和产热量较小的车间空调室。在隔出风道的两端，装有调节窗以保证冬季工艺排风可以畅通，而夏季工艺排风不能通过。隔出风道可采用普通的砖墙或玻璃钢风道。

方法二：细纱车间空气直接流通至产热量较小的车间车间

当细纱车间与产热量较小车间相连，也可以利用细纱车间的空气来加热隔壁车间。此时，需要打通两个车间的隔墙，安装门或者窗。冬季时减少细纱车间的排风量，增加新风量，保证细纱车间相比隔壁车间为正压状态。隔壁车间关闭送风系统，打开回风系统。则打开两个车间之间的门和窗，就让细纱车间的空气直接流通至产热量较小的车间。

当然，方法一采用了工艺排风机和送风系统，其送风比较均匀，整个车间的舒适度较高，热能利用率较高，然而增加了隔出风道，改造费用较高；方法二仅使用了门窗，把细纱车间的空气流通至隔壁车间，热能利用率很低，整个车间车间温度不均匀，热舒适性很低，但改造费用较低，而且不开隔壁车间的送风机，运行费用较方法一为低。

总之，通过上述两种方法，可将细纱车间的多余热量送至产热量较小的车间，从而保证车间热能的相互转移分配，这样可节约大量能源。例如，利用车间热能转移技术，在除西北、东北偏冷地区之外的纺纱厂，冬季可不设供热系统，节能减排效果十分明显。

3工程实例

实例1山西某有限公司采用方法一，把细纱车间的工艺排风送至前纺车间和络筒车间。在不增加锅炉的前提下，将前纺并粗车间、后防络筒车间的温度提高了6~7℃，都达到19℃以上，不采用锅炉即可达到人体的热感觉要求。一个采暖季节煤折合资金5.0万元，远远高于投资改造的费用。

实例2郑州某棉纺织厂由于细纱车间隔壁的络筒车间产热量较小，采用方法二，将细纱车间和络筒车间通过门窗来调节冬季热能分配。增加很少的投资费用，就使络筒车间的冬季车间温度提高至18℃~22℃，满足生产工艺要求，提高了车间的热舒适性，节能效果明显。

在上述两个工程实例中，利用车间热能转移技术，冬季不设供热系统，即可达到人体热感觉的要求，节能减排效果十分明显。

结论

纺织车间热能转移技术是指在冬季，把细纱车间的热量转移至后纺的络筒车间、前纺的并粗车间等产热量较小的车间。通过这种车间热能的相互转移分配，来节约能源。

纺织车间热能转移技术有两种方法：细纱工艺排风通过空调室送至产热量较小的车间；细纱车间空气直接流通至产热量较小的车间车间。

利用车间热能转移技术，在除西北、东北偏冷地区之外的纺纱厂，冬季可不设供热系统，即可达到人体热感觉的要求，节能减排效果十分明显。

参考文献

[1]陈志祥．细纱车间空调节能探讨.棉纺织技术，1995，23（1）：26-28．

[2]刘秀萍．环保节能的空调工艺运用实践．上海纺织科技，2004；32（3）：64．

[3]刘方林，马国忠，莫蔚通．细纱回风利用与节能，广西纺织科技，1995，24（3）：29-30.

热能转移技术范文篇3

建筑节能是经济发展的需要，很多人认为能源的发展与经济发展没有关系，其实不然，如果说经济发展是带动社会进步的机器，那么能源就是这部机器的发动机，它为经济发展提供了源源不断的动力。所以经济发展和能源的发展的关系是很密切的。能源短缺，能源源浪费等问题，不仅仅在我国十分严峻，在世界的各个国家都面临着相应的问题，可以说保护和节约能源已经不是一个人或一个国家的责任，而是全人类应共同担负的。自保温外墙的结构很简单，都是由保温隔热性能较好的材料，砌筑而成，所以对于建筑而言能有效的建筑的内部与外界的热传递，在寒冷的冬天可以减少建筑内部热能的散失，保持室内温度，从而减少因采暖对能源的消耗达到节能的目的，同样在炎热的夏季可以减少外界过高温度对室内温度的影响，从而减少空调等调温设备的使用，不仅会减少能源的消耗还可以减少空调产生的氟利昂对大气层的破坏，真正达到建筑节能环保的要求。外保温外墙是由两种或两种以上的建筑材料构成的且起主要保温隔热作用的材料，放在室外一侧的复合墙体，我国北方地区在目前建筑节能设计标准和相关技术政策引导下多采用此类保温形式，大、中城市和经济水平较好的城镇还引进、转换了国外的外保温成套技术，相对来说经过建筑技术工作者二十年的不懈努力，加之伴随我国化工行业的发展，以化工行业下游产品的聚苯乙烯泡沫塑料作为高性能绝热保温墙体的主流产品己经完全实现了国产化。中间保温外墙是由两层保温能力差的墙体夹一层绝热能力好的保温材料构成的复合墙体。填充在中间层的绝热材料，种类很多，工业类常见的是岩棉、矿棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫板材等，地方材料也常见刨花、稻壳、草(炭)灰、炉渣等。中间保温的外墙是在严寒和寒冷地区有一定的使用，但外层墙体长期处于负温环境，主要起防护作用，绝热能力低，从而容易造成通过墙体由室内传向室外的潮气不易散开，导致中间填充的保温材料容易受潮。因此在使用这类墙体时需要根据具体地区冬季的气候条件进行内部结露验算，设计过程比较繁琐，但和外保温系统比较，它的结构防护能力好，造价相对低廉。

二、商业建筑节能设计中屋顶保温技术

建筑设计中的屋顶保温是为了能够有效提高冬季建筑物的室内温度，降低热量的消耗，同时降低能源的浪费。

1、外保温技术

外保温技术通常是将保温材料设置在屋顶楼板的外侧，利用保温材料来提高屋顶的热量和保温效果，从而避免屋顶处出现结冰现象。通常情况下，我们在楼板处设置隔热材料，在隔热材料的外侧设置防水层与保护层，外墙保温材料的厚度应当通过热工计算，以此保证建筑热工分区的节能设计符合国家标准。

2、倒置式屋面保温技术

此种屋面的保温形式是外保温屋面形式的倒置形式，其是将保温层安置在防水层的上部，防水层设置在保温层与楼板的界面上，以此保证保温层上部的保护层具有一定的透气性与防水性。倒置式屋面的构造是屋面外保温与屋面外隔热的形式，避免内部结露，使防水层保护，使屋面结构的耐久性得到提升。

3、内墙保温

至于内墙保温，通常由两种或者两种以上的材料混合构成，同时将起到主要保温隔热作用的材料要放在屋内的一侧的复合墙体内，这样就能很好的起到保温隔热的功效。一般情况下，我国北方冬季一般不怎么采用这种内墙保温的措施，因为这种保温方法并不能解决建筑实体的墙体内部问题，就是保温层跟实体墙之间的界面处的粘合和结露问题，还有热桥问题。但也不是说这种措施就一直不能用。如果一些建筑采取间歇性去取暖，而且取暖的使用频率不高的话，就可以使用这种方法。

4、屋顶保温技术

屋顶保温热能的消耗在整个建筑的总的消耗方面占的比重很少，对屋顶的室内环境的影响却很大。由于受到季节气温的影响，屋顶会在冬季由于寒冷而冻结甚至开裂，在夏季气温高的情况下，会发生物理性地膨胀，这样一来最终导致屋顶的质量严重受损，出现屋顶开裂漏水等现象，影响了居民的正常生活同时也降低了工程的整个质量和使用年限。所以，屋顶保温其实不仅关系到建筑的热能消耗等，也关系到工程建筑的安全性问题。南方地区的屋顶隔热，在一些比较发达的大城市中。主要采用EPS和XPS,目前为了提倡绿色环保和低碳生活，也开始提倡植被屋顶的应用,在沿海地区，由于特殊的气候的原因，有些地方使用架空的水泥和红砖进行隔温。

5、其他形式的保温措施

很多商业建筑都会在屋顶设置屋顶花园，很多人以为它仅仅起到观赏作用，其实不然她可以算是一种很重要的保温措施，植物在进行光合作用的时候会吸收大量的热量，从而减少阳光直射屋顶对室内温度的影响。我们可以思考，除了吸收热能，我们还可以将热能进行转移。可以在屋顶设置集中太阳能热水器，将原本应该传到屋顶的热能转移到热水器上。可以说这种办法减少了制造热水损失的能源，而且做法还有利于环境的保护。还有其它的合理办法，我们可以通过粉刷白色涂料，或利用浅色材料，都能够起到隔热降温的作用。

三、总结

热能转移技术范文篇4

社会的发展导致能源消耗的不断增加，不可再生能源过量地开采利用导致的气候问题日趋严重，给我们子孙后代的生存和发展埋下了不利的因素。由此，世界各国研究人员更多地把目光投入新兴、可再生能源的利用上，而地热作为一种清洁能源，越来越受人们重视。在2010年世界地热大会上，各个国家提交了各自地热资源利用情况报告，从这些报告可以看出，目前全世界共有78个国家正在利用地热，大部分地热能主要用于发电及直接利用。近几年，直接利用地热的比重越来越大，而增长最快的直接利用地热形式就是地源热泵，从全世界范围来看，冰岛、土耳其两国的地热利用占其能源结构的比重最大，冰岛89%的房屋供暖能源来自于地热能。我国浅层地热能开发利用也一直在世界名列前茅。地源热泵作为一种利用地热资源的新兴、清洁、高效能源技术，地源热泵技术具有节能、环保、可靠、经济等优点，在中国经济发达地区的很多新兴建筑中应用越来越多。热泵，能把热能从低温端传送到高温端，它是一种可以实现蒸发器与冷凝器之间能量转换的制冷机。地源热泵的原理是：利用浅层地热资源，即利用储存于地下的能量，实现既可供热又可制冷的目的。地源热泵能通过只输入少量的高品位能源（如电能），实现由低位热能向高位热能的转移。地下能量在冬季作为给热泵供热的热源，在夏季成为制冷的冷源，即在冬季，把地下的热量取出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到土壤中去。

2.地源热泵国内外应用情况

地源热泵技术最早出现于瑞士的一项专利，在英国、美国最早开始应用。1946年开始，美国针对地源热泵系统做了12个项目的研究，如地下盘管结构的布置形式、结构的相关参数、管材的选用对热泵性能的影响程度等，与此同时在俄勒冈州的波特兰市中心某建筑中安装了美国历史上第一个地源热泵系统。经过近十多年的发展，地源热泵技术在西方工业发达国家和地区迅速发展，已慢慢成为一项比较成熟的技术。到21世纪初，在美国，保守估计超过40万个地源热泵系统在住宅、公共和工业建筑中使用，每年约能提供8000-11000GW•h以上的能量。在我国上海，上世纪八十年代，投入运行了最早应用的地源热泵系统，该系统的相关技术和设备都由美国提供，多年运行情况良好。这个系统有深35m的垂直竖管井135个，采用聚丁烯管为埋管。此后，国内的多家科研机构和大专院校都进行了地源热泵系统有关垂直或水平埋管的试验研究以及在一些小型工程上的应用，建立了地埋管的传热模型，有了相当多的实验资料和数据。但是由于各地的地质条件不同，每个地方土壤的各项参数都不一样，地源热泵在全国各地的应用还需要不断地进行实验验证以及相关实验数据的积累。

3．地源热泵系统的优点

3．1保护环境

地源热泵系统在运行过程中基本无废热排放，无噪音污染，该系统污染物排放极少，和传统的空气源热泵相比，减少排放了40%以上的污染物，和目前的电力供暖相比较，相当于减少70%以上。地源热泵系统虽然也采用制冷剂，但比常规空调装置减少25%的充满量；该装置可在工厂里整机生产，密封性能非常好，制冷剂泄漏的可能性很小，而且运行过程中排放的污染少，可在住宅建筑中大量使用。地源热泵利用地球表面浅层地热资源作为冷热源，而地表浅层地热资源无处不在，相对于目前的不可再生能源而言，是一种清洁的、可再生资源。

3.2高效节能

地源热泵技术具有热能回收的能力，热泵机组制热能效比大于1。传统空气源热泵空调系统在能源利用上有一个突出问题：在夏季天气较热，而室内需要的冷量却很多，采取从室外提取冷量的难度就很大。同样，在冬天天气很冷，而室内所需要的热量却很多，要从室外的冷空气中吸收热量就比较困难。因此天越热，空调系统的制冷效率越低；天气越是冷，空调的制热效率越低。相比较而言，地源热泵系统是从土壤中提取冷、热量。吸收了约47%太阳能的土壤，在较深的地层中能常年保持恒定的温度，这个温度远低于夏季的室外气温，也高于冬季的室外气温。所以地源热泵技术能够克服传统空气源热泵技术的缺点，全年效率稳定且效率得到大大提高。

热能转移技术范文篇5

关键词：热力系统（火用）分析压缩式热泵

0引言

“（火用）”，作为一种评价能量价值的参数，从“量”和“质”两个方面规定了能量的“价值”，解决了热力学中长期以来没有一个参数可以单独评价能量价值的问题，改变了人们对能的性质、能的损失和能的转换效率等问题的传统看法，提供了热工分析的科学基础。同时，它还深刻揭示了能量在转换过程中变质退化的本质，为合理用能指明了方向。

热泵的作用是从周围环境中吸取热量，并把它传递给加热的对象（温度较高的物体）。目前国外热泵技术已得到了广泛的应用，并且仍在不断发展。随着国家对节能和环境保护工作的重视，我国热泵的研制和推广工作也得到了迅速发展。在我们暖通空调领域，热泵尤其是压缩式热泵有着非常广泛的应用前景。本文从“（火用）”这个角度出发，对压缩式热泵在采暖系统中的应用进行了（火用）分析。

1（火用）与能量

以前很长一段时间，人们习惯于从能量的数量来量度能的价值，却不管所消耗的是什么样的能量。众所周知，各种不同形态的能量，其动力利用的价值并不相同。即使是同一形态的能量，在不同条件下也具有不同的作功能力。“焓”与“内能”虽具有“能”的含义和量纲，但它们并不能反映出能的质量。而“熵”与能的“质”有密切关系，但却不能反映能的“量”，也没有直接规定能的“质”。为了合理用能，就需要采用一个既能反映数量又能反映各种能量之间“质”的差异的同一尺度。“（火用）”正是这样一个可以科学评价能量价值的热力学物理量。

1.1（火用）和（火无）的概念

各种形态的能量，转换为“高级能量”的能力并不相同。如果以这种转换能力为尺度，就能评价出各种形态能量的优劣。但是转换能力的大小与环境条件有关，还与转换过程的不可逆程度有关。因此，实际上采用在给定的环境条件下，理论上最大可能的转换能力作为量度能量品味高低的尺度，这种尺度称之为（火用）（Exergy）。它的定义如下：

当系统由一任意状态可逆地变化到与给定环境相平衡的状态时，理论上可以无限转换为任何其他能量形式的那部分能量，称之为（火用）[1]。

因为只有可逆过程才有可能进行最完全的转换，所以可以认为（火用）是在给定的环境条件下，在可逆过程中，理论上所能作出的最大有用功或消耗的最小有用功。

与此相对应，一切不能转换为（火用）的能量，称之为（火无）（Anergy）。

任何能量E均由（火用）（Ex）和（火无）（An）两部分所组成，即

E＝Ex＋An

1.2能量的转换规律

从（火用）和（火无）的观点来看，能量的转换规律可归纳为以下几点：

（1）（火用）与（火无）的总量保持守恒，即我们常说的能量守恒原理。

（2）（火无）再也不能转换为（火用），否则将违反热力学第二定律。

（3）可逆过程不出现能的贬值变质，所以（火用）的总量守恒。

（4）在一切实际不可逆过程中，不可避免地发生能的贬值，（火用）将部分地“退化”为（火无），成为（火用）损失。因为这种退化是无法补偿的，所以（火用）损失才是能量转换中的真正损失。

（5）孤立系统的（火用）值不会增加，只会减少，至多维持不变，此即孤立系统（火用）减原理。所以（火用）与熵一样，可用作自然过程方向性的判据。

1.3热量（火用）

若某系统的温度高于环境温度，当系统由任意状态可逆地变化到与环境状态相平衡的状态（又称“死态”）时，放出热量Q，与此同时对外界作出最大有用功。这种最大有用功称为热量（火用）ExQ。如果从热力学温度为T的恒温热源取得热量Q，当环境温度为T0时，由热量可能得到的最大功Wmax，即热量（火用）ExQ为

ExQ＝Wmax＝＝Q

热量（火用）具有下列性质：

（1）热量（火用）是系统放出的热量中所能转换的最大有用功。

（2）热量（火用）的大小不仅与Q的大小有关，而且还与系统的温度T和环境温度T0有关。

（3）相同数量的Q，不同温度T下具有不同的热量（火用），当环境温度确定以后，T越高，（火用）越大。

（4）热量（火用）与热量一样是过程量，不是状态量。

2（火用）平衡与（火用）分析

在我们对热力系统进行能量分析时，希望通过对能量形态的变化过程分析，定量计算能量有效利用及损失等情况，弄清造成损失的部位和原因，以便提出改进措施，并预测改善后的效果。我们通常采用的能量平衡分析分为热平衡（焓平衡）分析及（火用）平衡分析两种。

2.1（火用）平衡与（火用）损失

能量守恒是一个普遍的定律，能量的收支应保持平衡。但是，（火用）只是能量中的可用能部分，它的收支一般是不平衡的，在实际的转换过程中，一部分可用能将转变成不可用能，（火用）将减少，称之为（火用）损失。这并不违反能量守恒定律，（火用）平衡是（火用）与（火用）损失（不可用能）之和保持平衡。

设穿过体系边界的输入（火用）为Exin，输出（火用）为Exout，系统各项内部（火用）损失为Ii，外界作功为W，则它们的平衡关系为

∑Exin＋W＝∑Exout＋∑Ii

（火用）平衡不仅考虑了能量的数量，而且还顾及了能量的质量。在考虑（火用）平衡时，关键是需要记入各项（火用）损失才能保持平衡。其中，内部不可逆（火用）损失项在热平衡中并无反映。因此，两种分析方法有着质的区别。但是，两者相互之间又存在着内在的联系，（火用）平衡是建立在热平衡的基础之上的。

2.2（火用）分析与（火用）效率

通常的热量平衡和能量转换效率并不能反映出（火用）的利用程度，因而我们引入了（火用）效率的概念。（火用）效率与能量转换效率由类似的定义，所不同的是，（火用）效率是收益（火用）与支付（火用）的比值。（火用）效率Ex为

有了（火用）效率的概念，我们就可以针对某个热力系统建立（火用）平衡关系式，并对其进行（火用）分析，从而达到以下目的：

（1）定量计算能量（火用）的各项收支、利用及损失情况。收支保持平衡是基础，能流的去向中包括收益项和各种损失项，根据各项的分配比例可以分清其主次。

（2）通过计算效率，确定能量转换的效果和有效利用程度。

（3）分析能量利用的合理性，分析各种损失大小和影响因素，提出改进的可能性及改进途径，并预测改进后的节能效果。

3压缩式热泵的（火用）分析

“热泵”是一种能使热量从采暖物体转移到高温物体的能量利用装置。适当运用热泵可以把那些不能直接利用的采暖热能变为有用的热能，从而提高热能利用率，节约大量燃料。不仅如此，借助于热泵，还可能把大气、海洋、江河、大地中蕴藏着的取之不尽的低品味热源利用起来。热泵本身虽然不是自然能源，但从它能够输出可用能量这个角度来说，它的确起到了“能量”的作用，所以人们称它为“特种能源”[2]。

3.1压缩式热泵的工作原理

热泵的工作原理与制冷装置相同，也采用逆循环。但其目的不是致冷而是致热，即工作温度的范围与制冷机不同。它有两种型式：压缩式和吸收式。下面简要介绍下压缩式热泵的工作原理。

压缩式热泵是以消耗一部分高质能（机械能或电能）为代价致热的，如图3-1所示。低沸点工质通过压缩机压缩，消耗外功W，使工质的压力和温度升高。由于它的温度高于供热所需的温度TH，让它通过冷凝器向室内供出热量Q1而本身被冷凝。然后通过膨胀阀节流降压，同时温度也降低。由于它的温度将低于采暖热源的温度TL（一般为环境温度T0），在蒸发器中吸收外界热量Q2而蒸发。蒸气再回到压缩机继续压缩，完成一个循环。

图3-1压缩式热泵系统

1－压缩机；2－冷凝器；3－膨胀阀；4－蒸发器

衡量压缩式热泵的性能指标是“致热系数”，即“性能系数”COP（CoefficientofPerformance）。它是指热用户得到的热量与消耗外功之比，即

COP＝＝

如热泵完全可逆，即按逆卡诺循环1-2-3-4-1进行，如图3-2所示，则此时的致热系数最大，即

＝＝＝

实际上由于传热必然存在温差，工质向室内放热时的冷凝温度T1高于TH，从采暖热源吸热时的工质温度T2低于TL。如果按工质实际工作温度范围（T1－T2）计算其最大的致热系数，则为

＝＝

由上式可知，如果（T1－T2）越小，或T2/T1越大，则越大。始终大于1。当T2/T1接近1时，将趋于无穷大。这说明热泵所能提供的热量在数量上是超过所消耗的功的。并且，当转移热量的温差越小时，它的效果越大。就这点来说，利用热泵采暖是最合适的。

实际的热泵除有传热不可逆损失外，由于在压缩机及膨胀阀中也存在着不可逆损失，所以实际致热系数将小于理论值，即

＜＜

在确定了热泵的工质、热力循环参数及压缩机的效率后，可以利用工质热力学性质图表，计算出实际致热系数值

＝

式中——热泵有效系数。

3.2压缩式热泵的（火用）分析

对热泵的（火用）分析，其（火用）流图如图3-3所示。图中斜线部分表示（火用）流，其余部分为（（火无））流。如果冷源的温度TL高于环境温度T0，则热泵所吸取的热量Q2中，含有少量的（火用），其（火用）值为

ExQ,L＝Q2＝(Q1－W)

热泵提供给室内的热量Q1所具有的（火用）为

ExQ,H＝Q1

图3-3中，A为热泵内的各项（火用）损失之和。B为工质向室内传热时，由温差（T1－TH）造成的（火用）损失。总（火用）损失为∑Ii。（火用）的损失系数为

＝＝∑i

根据前面的（火用）平衡关系式

W＝ExQ,H－ExQ,L＋∑Ii

将前面几个式子的关系代入上式后经整理得

W＝Q1

实际致热系数为

＝＝＝

由上式可知，实际致热系数偏离可逆卡诺热泵的理想致热系数的大小是取决于热泵的各项（火用）损失系数之和的。（火用）损失越大，则实际致热系数值越低。

热泵的（火用）效率e,H可表示为

e,H＝＝1－

由上式可知，热泵（火用）效率e,H是包括了传热温差（火用）损失在内的有效系数，e,H将小于热泵有效系数。

4供暖系统中应用热泵的（火用）分析

采用热泵供热是从室外（大气、水和大地等）中取得热量向室内供暖。它能提供的热量大于消耗的电能。相比其它的采暖方式，热泵供热存在着很大的优势。

4.1节约电能

我们平常的冬季采暖要求室温维持在20℃左右。如果直接用电加热器采暖，在用能上是最大的浪费。因为电加热器虽然能将电能全部转换成热能，1kW·h也只能产生3600kJ的热。如果采用电动热泵，由于其致热系数远大于1，因此可以向室内提供几倍于电量的热量。例如，如果室温TH为20℃，室外气温T0为-5℃，设它们与工质的传热温差为5℃，则

＝＝＝11.72

＝＝＝8.51

假设热泵有效系数为0.6，则实际致热系数为

＝＝0.6×8.51＝5.1

这说明可以提供消耗电力5倍多的热量。换言之，在提供相同热量的情况下，利用热泵采暖可以节约80％的电力。

从能量的合理利用角度来看，消耗的电能W转换成热能后，提供给室内的热量（火用）为ExQ，其（火用）效率e,H为

e,H＝＝1－＝1－＝0.085

由上式可知，在电加热过程中有91.5％的高级电能转变为（（火无））。而热泵的（火用）效率e,H为

e,H＝＝＝0.43

为电加热的5.1倍。热泵将环境中的大量（（火无））转移到了室内加以利用，所以减少了（火用）的消耗，合理地利用了能量。

4.2提高采暖余热的利用率

余热的有效利用程度与它的温度水平有关，大量的余热由于温度水平过低未能被直接加以利用。而热泵可以提高热能的温度水平，如果将余热源作为热泵的采暖热源，热泵从余热源吸热后向外供出更高温度的热能，以满足用户的需要，使采暖热能得到了有效利用。因为采暖余热源的温度高于环境温度，减少了热泵的温升（TH－TL），从而提高了热泵的致热系数，最终节约了电能的消耗。文献[3]也从（火用）和热经济学的角度对此作了详尽阐述。

4.3其他

除低温余热外，还可利用太阳能、地热能、地下水等作为热泵的低温热源，构成一套总和用能系统，是有效利用自然界的可再生能源、改善人类生活环境的很有前途的措施之一。此外，热泵供热与锅炉供热相比，也可节约燃料，具体可参阅文献[2]的相关内容。

5结束语

由上文可以看出，（火用）分析可以帮助我们找到更好更合理的采暖方式。总体来看，（火用）分析比能量分析更能分析事物的本质，对不同品质的能有了同一的量度标准。（火用）分析的作用主要有三点：①合理评价能量有效利用程度；②科学诊断各项能量损失的大小及比例；③指导正确的节能方向。随着（火用）分析法的发展，目前正在形成一门新的学科——“热经济学”，它为设计整个系统最优提供了一条新途径。

此外，我们可以看到，热泵能够使采暖热能得到有效利用，达到节约能源、提高能源利用率的目的，应该受到我们的高度重视。目前热泵不仅是在采暖方面，而且还在干燥、蒸馏、蒸发等方面得到了广泛应用，并取得很好的经济效益。我国是一个能源并不富裕的国家，有着辽阔的采暖区域，同时也大量存在着可供利用的低位热源。发展热泵技术为解决工业和民用对100℃以下用能的需要，节省高位能量的消耗，将会有广阔的前景[4]。

参考文献

[1]朱明善，林兆庄，刘颖，彭晓峰．工程热力学[M]．北京：清华大学出版社，1995

[2]汤学忠主编．热能转换与利用（第二版）[M]．北京：冶金工业出版社，2002

热能转移技术范文篇6

[关键词]建筑暖通；空调工程；节能减排；设计方法

随着可持续发展进程的推进，能源环境备受关注和重视。空调工程是通过制冷机或热泵把热能从室内转移到室外或将热能从室外转移到室内，不管是哪种方向的热能转移都与建筑本身关系密切。空调工程的能耗通常受建筑物的朝向、通风、面积、窗体等多项因素的影响。对建筑本身进行细致的解析，再配合科学合理的节能减排设计，最终实现节能减排，造福国家、造福人民。

1建筑暖通空调工程中节能减排设计应遵循的基本理念

立足于工程整体性:暖通空调工程的设计过程需要具有全局性、整体性，在项目设计的过程中合理地布局、综合设计，不仅要满足项目本身的要求还需兼顾考虑节能减排。借助科学技术的力量，对系统进行优化，将资源使用率最大化，尽量平衡经济与节能减排间的矛盾问题。兼顾发展动态性：对于建筑暖通空调工程，多数项目会逐步发展壮大，在项目设计期间就应该用发展的眼光看待问题，考虑未来发展动向，将设计进行优化，对发展留出调整余地。所有的设计都应该秉承节能减排的理念，保持工程的总体动态性，提高系统的适应性。保持技术的发展：随着对节能减排的响应，新的设计方案不断涌出，但是有的企业盲目跟风，不能从根本上实现节能减排。要想实现建筑暖通空调工程真正的节能减排，就要不断优化和改良设计方案，通过科学、智慧的方式提高工程经济效益的同时实现资源的高效利用。空调能够实现人们对活动环境温度的调节，深受喜爱，使用量日益增多，顺应行业的发展趋势，实现节能减排的直接途径是在方案设计的过程中对整个系统进行优化，从根本上提高系统的质量和性能。

2建筑暖通空调工程实现节能减排的设计方法

2.1选择合理优化的设计方案。建筑暖通空调工程集通风、采暖、空气调节等系统于一体的工程，应用到流体力学、热力学、物理学、机械学等多学科技术，工程的设计十分复杂，所以在工程进行节能减排的设计时更应谨慎。一般情况下，设计方案是依据建筑的室内温度通过合理的配置产生的，充分考虑室内温度的变化情况和需要实现的理想温度是方案设计的关键。对现场进行实地勘察，对建筑本身和所处地域环境特点进行合理的分析，进而为提供舒适的居住和办公条件。在满足需求的同时有效利用资源，通风部分可考虑自然通风的措施，做好符合建筑本身特点的室内气流组织，有效利用自然风，从而可减少空调和机械通风的工作时间。空调系统的另一关键设计在于风口的分布，风口分为送风口、回风口和检修口。送风口分布在人员出入频繁的活动区域，回风口布置在走廊或开放性的区域，确保气流顺畅，提高送风效果，检修可则根据后期检修便捷情况进行合理分布。2.2降低能耗的设计。提高围护结构保温性能：建筑物的空间、体积相同的情况下，表面积越大通过围护结构传递的热量越大，热量变化越大空调系统运行负荷越大，所以在项目设计过程中对建筑物的围护结构保温性能进行充分的考虑。对于冷热量交换较大的区域采用双层玻璃或内外这样等方式进行保温隔热设计，减少热传递系数。热传递系数对于系统的能耗和空调系统负责影响比较大，对系统设计过程中对冷负荷的考虑也是十分重要的，充分周全的考虑可以有效提升系统的使用效率并且实现节能减排。合适的供回水温差设计：通过使用低温送风系统和大温差水系统对水泵和风机进行节能处理，进而减小空调系统运行过程中的阻力，降低能量损耗，最终实现节能减排。夏季制冷期间，出水和回水温差一般控制在5℃以内，出水温度7℃，回水温度12℃。供回水温差越小主机越节能，但是最小温差低于3℃后就会出现浪费的情况，设计过程中控制合适的温差十分重要。供回水温差变化的时候，冷水管管径因热胀冷缩而变化，循环泵和制冷机的规格可以选择相对小的，对于能源供应要求降低，进而实现了节能，设计中还要考虑大温差水系统管道开裂问题，选择合适的配管。借助低温冷媒进行低温送风使温差较大，送风量和循环水量随之减少，使得系统成本下降，实现节能减排。2.3有效利用可再生能源。暖通空调工程的影响每天都在直接或间接地影响着在城市生活的人们，这些设备运行中消耗的能量十分大，资源消耗速度非常快，使用可再生资源替代常规资源，不仅可以使生存环境更清洁还能实现节能减排。目前使用最多的可再生资源有风能、太阳能和地热能，将这些能源合理地引入到建筑暖通空调工程的节能减排中是建筑业长久发展的趋势。

3结语

大到整个世界，小到每个人，每天的生活都在消耗能源。能源分为可再生能源和不可再生的能源。目前的能源危机主要指不可再生能源的消耗，随着消耗资源量不断减少。可再生能源是清洁、安全、丰富的资源，可以有效缓解能源问题，各行各业都在提倡节能减排，减少不可再生能源的消耗，通过科学技术手段利用可再生资源。整体来看，暖通空调工程现阶段的能源消耗量还是很大的，不符合能源节约的发展目标，加强技术水平的提升势在必行。

【参考文献】

[1]杨攀.暖通空调系统中节能设计方面存在的问题[J].科技创新与应用，2017(31)：109-110.

[2]黄国盛.节能减排在暖通空调工程中的应用[J].技术与市场，2017，24(10)：142.

热能转移技术范文篇7

关键词：空调用能低品位能源热泵综合利用

引言

在土壤、太阳能、水、空气、工业废热中蕴藏着无穷无尽的低品位热能，由于这些热能的温度与环境温度相近，因此无法直接利用。而热泵技术可以通过输入较少的高品位能源把这种低品位的热能提高到可以在建筑用能的温度，（如采暖、生活热水）。现在的热泵技术都是把某一种的低位热源与热泵技术结合，但是每一种热泵技术的应用都有一定的不利因素，像土壤源热泵需要有较大的空间，并且地下换热器比较庞大；太阳能热泵具有间歇性，在晚上和全云天无法使用；地下水源热泵会对地下水造成污染，空气源热泵在冬季要考虑除霜等等。为此考虑可以把多种的热泵技术进行综合，综合各种热泵的优点，以避免不利因素，也就是对各种低品位的能源与热泵技术结合，互为补充、互为协调的利用多种低品位能源。

1热泵原理

图1热泵原理

图1是最简单的蒸汽压缩式热泵的工作原理图，它由压缩机、冷凝器、蒸发器和节流膨胀阀组成。其中，压缩机起着压缩和输送制冷剂的作用，推动制冷剂循环的进行，是热泵系统的心脏；冷凝器是热量输出设备，它将蒸发器吸收的热量连同压缩机所消耗的电功一起输送给供热对象；节流膨胀阀对制冷剂起到节流降压和调节循环流量的作用；蒸发器是热量输入设备，在此设备中，制冷剂通过时吸收低温热源的热量而蒸发。

根据能量守恒定律，有：

(热泵)，(制冷机)根据热力学第二定律，压缩机所消耗的电功起到补偿作用，使得制冷剂能够不断地从低温热源吸热，并向高温环境放热，周而复始地进行循环。因此，压缩机的能耗是一个重要的技术经济指标，一般用性能系数(coefficientofperformance，简称COP)来衡量装置的能量利用率，定义为：

（热泵），（制冷机），

显然，由于和都大于0，因此热泵的COP值永远大于1，即输入较小的代价，就可以得到较大的收益。因此，可以说热泵是一种高效节能装置，如果把热泵机组应用于室外低品位热源和建筑环境之间，就可以实现常规空调的功能，因此，热泵技术也是空调领域内实施建筑节能的重要途径之一，对于节约常规能源、缓解大气污染和温室效应起到积极的作用。

2各种低品位热源（汇）及相应热泵系统的分析

2.1土壤热源（汇）系统

地球是一个庞大的蓄能体，在地球土壤中储存着取之不尽、用之不竭的地热能。地热能是一种典型的清洁能源，是可以再生的。在地表活动层的下面是一个常年温度不变的层，在这个层中，温度随着深度的增加而增加，就目前来说，通过钻深井利用地热资源供给建筑用能是不经济的。但是地表浅层中蓄存的低品位热能的利用技术是比较成熟的。这主要是由于土壤作为热源（汇）具有一些优点：热容量大，土壤的温度比较稳定，变化幅度比较小，有适宜的温度范围，地表温度曾得温度变化规律为：[1]

式中：为深h处时刻的温度；为地面的平均温度；为温度变化的周期；为温度变化的振幅；为土壤的导温系数。

因此，土壤热可以作为热泵的源或汇，另外土壤的蓄能性能好，土壤温度变化比空气温度变化相位有延迟效应。土壤越深，延迟的时间越长，其利用的方法是利用热泵技术与浅层的地热能源相结合，把浅层的地表作为庞大的热源或者热汇，成为土壤热源热泵。

土壤源热泵是利用浅层的地热能源作为热源的闭路循环地源热泵系统(closed—loopsourceheatPump)，即通过载能循环液(水或以水为主要成分的防冻液)在封闭地下埋管中的流动，实现系统与大地之间耦合和热量的传热。冬季热泵从浅层的土壤中取热，用于建筑供暖，同时蓄存冷量以备夏用；夏季热泵逆向运行，将建筑物内的热量转移到地下对建筑进行降温，同时蓄存热量以备冬用。因此，土壤源热泵既保持了地源热泵高效、稳定运行及维护费用低等优点，又可利用岩土的天然蓄能能力，且对周围环境影响较小，是一种可持续发展的建筑节能新技术。但是，为了与大地土壤之间进行传热，需要有地下埋管换热器，并且，埋管内的载能流体与管外的土壤之间的换热系数小，能流密度很低，需要的地下换热器的表面积就很大，占据较大的地下和地上空间，初始投资也比较大。

2.2太阳能

太阳能属于取之不尽用之不竭的可再生的能源，具有以下几种优点，数量巨大，每年到达地球表面的太阳能是目前全球总能耗的两万倍；太阳能清洁、安全，几乎不会对环境产生环境污染。但是太阳能的能流密度低，在地面的任意表面上的太阳总辐射强度为：

，

式中为直射辐射强度；为总散射辐射强度；为阳光对平面的入射角。太阳能具有昼夜周期性，产生供能的不连续性，如果直接利用，会使太阳能利用设备的转换设备和设备投资费用很高。

太阳能热泵[2]一般是指利用太阳能集热器作为蒸发器热源的耦合热泵系统，不同于以太阳能光电或热能发电驱动的热泵机组。太阳能热泵将太阳能热利用技术与热泵技术有机地结合起来，与传统的太阳能直接供热系统相比，太阳能热泵的最大优点是可以采用廉价的低温集热器，集热成本非常低。由于太阳能具有能流密度低、供能得不连续性和不稳定性等缺点，常规的太阳能供热系统往往需要采用较大的集热和蓄能装置，并且需要配备相应的辅助热源，这不仅造成系统初投资较高，而且需要较大面积的集热器，也占有较大的空间。

太阳能热泵基于热泵系统的节能性和集热器的高效性，在相同热负荷条件下，太阳能热泵所需的集热器面积和蓄能装置容积等都要比常规太阳能系统小得多，使得系统结构比较紧凑，布置灵活。

2.3水源热泵

水源热泵以低温水作为低温热源，可高效地利用量大面广的地下水、地表水、电厂冷却循环水及工业废水、污水等作为低位热源，热泵COP一般可达到4~5，节能效果十分明显。由于水体温度一年四季相对稳定，其波动范围远小于空气温度的变化，因而水源热泵不仅性能稳定、工作可靠、运行费用低，而且可以实现一机多用，满足供暖、空调及生活热水的需要。据美国环保署估计，设计安装良好的水源热泵平均可节约30~40％[2]的供热空调运行费用。但是，水源热泵也有其致命的弱点，它要受到可利用的水源条件、水层的地质结构、水资源使用政策以及能源结构和价格等因素的限制。例如，应用地下水热泵需要有丰富和稳定的地下水资源作为先决条件，因此在应用之前必须做详细的水文地质调查和技术经济性能分析。

另外，对地下水的利用会造成水资源浪费，为避免地下水的严重流失，较大的应用项目通常要求采用地下水回灌技术，这目前是一个难题。同时保证地下水不受污染(通常采用闭式循环系统加以解决)。在靠近江、河、湖、海等大体积自然水体的地方利用地表水热泵是值得考虑的一种空调热泵型式，但受到自然条件的限制，一定的地表水体能够承担的冷、热负荷与其面积、深度和温度等多种因数有关，需要根据具体情况进行计算。此外，热泵的换热对水体中生态环境的影响有时也需要预先加以考虑。

2.4空气源热泵

室外的空气也蕴藏着取之不尽、用之不竭的低位热能，并且对它的利用也不会对环境造成影响。

空气源热泵以室外空气作为热源，用一个气-液换热器与热泵机组耦合。具有系统简单、年运行时间长、初始投资较低、技术比较成熟等优点，在冬季气候较温和的地区，如我国长江中下游地区，已得到相当广泛的应用。空气源热泵的主要缺点是室外空气温度受到太阳辐射的影响，经常处于变化中，这对热泵的效率的影响非常大，并且在冬季制热量的变化与建筑热负荷的需求趋势正好相反，而且在夏季高温和冬季寒冷天气时热泵效率会大大降低，甚至无法工作。由于除霜技术尚不完善，在寒冷地区和高湿度地区热泵蒸发器的结霜问题可成为较大的技术障碍。

3多热源耦合热泵系统

综合以上分析，无论是土壤热还是太阳能作为热泵系统的低温热源，都是要通过一个换热器与热泵机组进行耦合的。进行耦合连接的载能介质主要是水或以水为主要成分的防冻液。针对于热泵系统的共性，可以把多个热源通过各自的换热器与热泵系统连接，形成一个多热源耦合的热泵系统。多种热源可以互为补充，互为协调、互为备用的利用。这样，多种低品味热能可以协调地利用，多种低品味的能源可以在空调用能中得到综合的利用。并且，这样做也有诸多有利之处，可以避免土壤源热泵地下埋管换热器的庞大，减少施工量和造价；可以避免仅靠太阳能热泵系统的供热不连续性，以及太阳能热泵系统中的庞大的蓄能装置和辅助热源；也可以避免空气源热泵在夏季高温和冬季寒冷天气热泵效率下降的问题。

4结束语

在建筑空调用能中采用热泵技术可以有效地提高一次能源利用率，减少空调用能中高品位能源的消耗，实现按质用能的原则，减少温室效应气体C02和其它污染物的排放，是一种可持续发展的建筑空调节能新技术之一。

参考文献

热能转移技术范文篇8

教学目的

了解各种形式的能可以相互转化，了解能量守恒定律。对学生进行节约能源的教育。

教学过程

(一)能的转化和守恒定律

我们知道，在机械能的范围内，动能和势能之间可以相互转化。

通过学习改变物体内能的方法有做功和热传递，我们又知道了机械能和内能之间也可以相互转化。这样，能的转化的范围便由机械能的狭小范围扩大到机械能和内能的较大范围。

过去我们还学习过电能可以转化为热能（即内能），例如电灯和电热器。电能也可以转化为机械能，例如电风扇。电池能提供电流，说明化学能可以转变成电能。这些事例都说明了自然界中的现象相联系，电现象和热现象相联系，化学现象和电现象相联系。今后我们还要学习电现象和机械运动现象相联系等等。这些错综复杂的联系之中，都伴随着能的转化。也可以说，能的转化的规律将自然界中的各种现象联系在一起。在19世纪确立了自然界的一个最普遍的定律棗能的转化和守恒定律。

在外界对物体做功的情况下，机械能转化为内能。外界对物体做了多少功，就有多少机械能转化为等量的内能。

物体对外做功，内能转化为机械能。物体对外做了多少功，就有多少内能转化为等量的机械能。

电流做功时，电流做了多少功，就有多少电能转化为等量的其他形式的能。电流通过电热器，完成了电能向热闹能的转化；电流通过电动机，完成了电能向机械能的转化。

所以说，做功才实现了能的转化，能的转化是通过做功才实现的。

能的转化是十分普遍的。

大量的实验事实证明，任何一种形式的能在转化为其他形式的能的过程中，消耗了多少某种形式的能，就得到多少其他形式的能，而能的总量保持不变。

能量既不能消灭，也不能创生，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而能的总量保持不变。

这个规律叫能的转化和守恒定律，是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。从物理、化学到地质、生物，大到天体宇宙，小到原子核内部，只要有能的转化，就一定遵从能量守恒定律。在工程技术、科学研究究中，这一规律都发挥着重要的作用。

(二)注意按客观规律办事

人们利用各种能源，都是通过能的转化来实现的。利用公务员之家，全国公务员共同天地电能是把电能转化为机械能带动各种机器工作；把电能转化为热能，炼钢、烧饭；把电能转化为化学能对金属进行电镀等等。我们只有掌握了规律，按规律办事，而规律是不能随人们的意志转移的。过去，曾有人试图制造一种所谓“永动机”，这种机器一经推动，便可以不再继续补充能量就可以做功，而且永远做功。这种违背科学规律的设想始终没有成功，原因是机器做功时，机械能要传化为其他形式的能，消耗的机械能必须时时需要补充，应由其他物体的能量转化而来。只消耗能量，没有得到其他形式的能量补充，就不能永远工作。

我们掌握能的转化和守恒定律，应该懂得我们所做工作是将一种形式的能转化为其他形式的能，或是使用能由一个物体转移到另一个物体，利用能的转化或转移的过程做功，而不是创造能。

但是自然界还蕴藏着大量的能源尚待我们开发，人们不仅应该注意合理地使用能，开发新的能源，也同时应该注意节约能源。

说明：

一、能的转化和守恒定律是自然界中的基本定律，也是物理学中的一个重要定律。但是能的概念比较抽象，这就为教学增加了难度，建议教师除课本内容外，努力补充大量的实例。使学生能了解这一定律。

二、能的转化只有通过做功才能完成，做功实现了能的转化。能是表示物体状态的，做功是物体的状态发生改变的过程。这个思想贯穿物理学的始终，教师应在教学中有意识地进行渗透，但是要求不宜过高。

三、本节课内容不多，还可以安排部分时间进行全章的总结或复习。

（盛重光）公务员之家，全国公务员共同天地

热能转移技术范文篇9

【关键词】供热；节能；征集推广；后评价；技术转移；成果转化

1概述

为深入推进节能工作开展，大力培育和发展节能产业，提升技术创新与供给能力，加大推广先进适用技术产品的应用力度，发挥节能技术产品对节能工作的支撑作用，引导用能单位积极采用先进的新技术和新产品，满足节能工作对节能技术产品的需求，不断提升能源利用水平，依据《节能法》规定，自2008年始，国家发展改革委面向全国开展《国家重点节能低碳技术推广目录》的征集工作，征集范围涉及煤炭、电力、热力、钢铁、建筑、交通等13个行业领域，截至目前，已累计260余项重点节能技术。国家科技部、工业和信息化部、住房城乡建设部、交通运输部等部委也相继开展了相关领域内先进技术目录的编制工作，用以引导耗能企业采用先进技术产品，实现节能减碳目标。根据北京市《实施（节能法）办法》有关规定，与国家发展改革委同步，北京市发展改革委自2008年起组织开展《北京市节能技术产品推荐目录》（以下简称推荐目录）的征集和推广工作，目前已累计721项建筑、交通、工业等领域的先进节能技术和产品，为引导和鼓励广大用能单位采用先进适用新技术、新装备和新工艺，完成本市节能目标提供参考和借鉴。

2北京市开展推荐目录工作现状及工作流程

北京市发展改革委负责本市推荐目录的征集和推广工作。征集范围是面向全国公开征集，符合本市产业发展方向，并适于广泛推广应用的包括建筑节能、工业节能、交通节能、公共机构节能及其他具有较高推广意义的节能技术和产品。申报单位通过北京市节能技术产品和案例征集平台自愿在线填报，经过专家严格的初审、集中评审、现场案例审核和复审，并广泛征求社会意见和建议等规定程序，最终纳入年度推荐目录。纳入推荐目录的技术产品符合本市产业发展方向，具备技术的先进适用性，为深入推进节能工作开展，培育和发展节能产业，提升技术创新与供给能力，提高能源利用水平提供技术支撑。征集评审工作的简易流程图如图1：为促进纳入推荐目录技术落地，加快技术成果转化，大力开展各种形式的涵盖供热领域节能技术产品的推广工作。积极开展与国家节能中心、中国质量认证中心、北京市供热协会等单位密切合作，通过组织参加大型行业展览会、京津冀节能技术改造与服务供需对接会、对口技术推介会、行业对接会、案例现场会等形式进行集中展示。同时，将推荐目录技术纳入固定资产投资项目中能源评估的推荐技术，并定期组织节能项目与金融机构“一对一”融资对接，通过各种务实措施，积极推进供需见面。为便于用能企业借鉴，配套编制了《推荐目录技术产品案例汇编》，汇编中对推荐目录技术产品的典型应用案例进行详细介绍，并通过“发展北京”、“北京市节能技术产品推广平台”等新媒体定期宣传推广，引导社会采用先进适用技术，发挥推荐目录在节能工作中的技术支撑作用。

3城镇供热领域节能技术产品推广及应用

3.1城镇供热领域概况。截至2016年，我国集中供热管线总长度约为26.02万公里，热水管道24.55万公里。随着我国城镇供热事业的发展，自2008年开始，热水管道保持每年1万km~2万km的速度增长。2017年北方城镇供暖能耗为2.01亿tce，占建筑能耗的21%。2001-2017年北方城镇建筑供暖面积从50亿m2增长到140亿m2，增加了近两倍，而能耗总量增加不到1倍，能耗总量的增长明显低于建筑面积的增长，体现了节能工作取得的显著成绩———平均单位面积供暖能耗从2001年的23kgce/m2降低到2017年的14kgce/m2，降幅明显［1］。《北方地区冬季清洁取暖规划（2017-2021年）》指出，清洁取暖是指利用清洁化能源，通过高效用能系统实现低排放、低能耗的取暖方式，包含以降低污染物排放和能源消耗为目标的取暖全过程，涉及清洁热源，高效输配管网（热网）、节能建筑（热用户）区域供热2020.1期指明了清洁取暖必须从热源、热网和热用户末端三个方面同时推进，即“因地制宜选取供暖热源”，“全面提升热网系统效率”，“有效降低用户取暖能耗”。由此可见，供热领域节能工作任重而道远［1］。3.2北京市城镇供热领域节能技术产品推广及应用。截至2018年底，全市供热面积约8.7亿m2，共有供热单位约1200家、锅炉房3300座。全市供热领域每年用能约1000万tce，约占全社会总用能的1/7，约占建筑用能的1/2，是全市节能降耗的重点领域之一。2018年通过开展燃煤锅炉清洁改造、老旧小区供热管网改造、新建建筑节能等工作，全市单位建筑面积供热能耗降低1.5%，2016-2018年三年期间，全市单位建筑面积供热能耗在2015年基础上累计降低7.1%，圆满完成十三五期间降低6%的任务目标。开展推荐目录工作以来，2016-2019年期间纳入北京市推荐目录的供热领域节能技术产品共有50余项，涉及高效清洁低氮燃烧锅炉、蓄热、热泵、太阳能供暖、能源站集成系统、热计量与监控、节能保温管道、余热回收利用等多个行业的技术产品及示范案例，涵盖了源-网-站及供热系统的主要环节。这些技术产品经专家评审和现场审核，具备先进性、适用性与示范性，并被广大供暖单位普遍应用，取得显著效果，有力支撑了全市蓝天行动计划目标任务的完成。3.3典型案例分析。近几年，通过对部分纳入推荐目录的技术产品进行跟踪，各项目均取得良好的节能效果，现选取典型案例介绍如下：案例一环戊烷聚氨酯预制保温管道该产品于2017年纳入推荐目录，产品提供单位为北京热力装备制造有限公司。因环戊烷具有导热系数低、不破坏臭氧层等特点，以环戊烷为发泡剂的聚氨酯保温管道具有明显的节能、低碳、环保优势，适用于供热、供冷、石油天然气保温等领域。该产品于2017年应用于河北省涿州京热热电联产供热管网项目，管道规格最大为DN1200，设计供、回水温度为130℃/70℃，敷设方式主要采用直埋敷设。经过2个供暖季，于2019年冬季对此工程项目进行现场跟踪测试。测试选取了平安大街北线DN1000的管段，对保温管道及井室内的阀门、补偿器及固定支架等管路附件进行了测试。现场测试由第三方国家检测机构按照一级测试要求进行。按照欧洲EN12828：2003标准对热水供热管道最大散热损失的要求，将各种管径保温管道的保温结构的保温效果（散热损失大小）分为1级~6级，1级最差，6级最佳。经测试，保温管道的保温结构散热损失为21.63W/m2，介于5级（31.5W/m2）和6级（19.80W/m2）之间，在保温层厚度为53.5mm的情况下，产品的保温结构节能效果接近欧洲标准最高等级，具有优异的保温隔热性能。案例二低压驱动型吸收式热泵该产品于2019年纳入推荐目录，产品提供单位为北京华源泰盟节能设备有限公司。该产品具有驱动蒸汽压力低、热网水出水温度高、可利用多分体模块化设计等特点。热泵驱动蒸汽压力仅为0.18MPa.a，热泵COP值1.73，余热回收量达到58MW；热网水总出口温度可达70℃以上；运用计算机辅助平台，可从结构强度、热力效果等方面进行模拟，保证设备安全稳定运行。该产品于2018年应用于大唐保定热电厂10号机组循环水余热利用项目。改造前大唐保定热电厂建设规模为2×200MW双抽汽供热机组，利用采暖抽汽加热一次网热水向保定市铁西北部城区供热。受汽轮机采暖抽汽量的限制，电厂供热能力接近饱和。同时，热电厂低温循环水能量约占电厂耗能总量的30%。循环水余热回收中，蒸汽压力低、循环水温度低，热网水出水温度高，超出常规吸收式热泵的工作范围。该项目通过采用低压驱动型吸收式热泵等措施深度利用余热资源，实现增加供热面积116万m2。2018-2019采暖季实现回收余热约46万GJ，折合节约标煤1.57万t。按照热价28元/GJ计算，年净收益约1233万元，静态投资回收期约为3.6年。案例三内置吸收式热泵燃气锅炉此产品于2019年进入节能目录，产品推荐单位为浙江力聚热水机有限公司。该产品采用水冷预混燃烧、锅炉与热泵有机结合及高效间壁式换热综合技术，有效降低锅炉及热泵烟气中氮氧化物排放量，防止火焰回燃；将热泵设计为锅炉的一个部件，不单独设置燃烧器和控制器，锅炉为主动变量，热泵为随动变量，热泵满足锅炉负荷变化自适应运行，提高整体热回收效率。该产品于2018年应用于西安市热力总公司南门站煤改气项目。改造前西安热力总公司南门供热站2017-2018采暖季供暖面积276万m2，室外平均温度3.54℃。采用燃煤锅炉进行区域供暖，采暖季消耗标煤总量约为3.74万t，折合标煤0.12kg/（m2•d）。改造后的2018-2019采暖季供暖面积达到363.5万m2，较改造前增加供暖面积87.5万m2，室外平均温度3.1℃，较改造前室外平均温度下降0.44℃。2018-2019采暖季消耗标煤总量（天然气折算值）为4.07万t，折合标煤0.09kg/（m2•d），与改造前相比，节约标煤0.03kg/（m2•d）。通过在供热领域大力推广先进适用的节能减碳新技术新产品，宣传节能减排效果显著的典型案例，树立能效领跑者和行业标杆等一系列推进措施，起到社会示范引领作用。同时，积极引导用能企业采用适宜本企业的技术改造方案，可以有力支撑供热行业节能减排技术改造工作，为打赢污染防治攻坚战提供坚强的技术支撑。

4对供热领域节能技术产品的后评价探讨

为不断提高推荐目录技术产品在供热领域节能减碳工作中的技术支撑作用，保证推荐目录技术产品的公信度，提升其社会影响力，使用能单位选用到适宜的节能减碳技术产品，对进入推荐目录的技术产品，要强化后期管理，开展技术后评价工作，保持推荐目录的先进适用性和示范引领作用。在技术后评价方面提出以下工作思路：4.1加强动态管理。为保持推荐目录技术的先进性，要引入竞争机制，进一步强化动态管理。从2020年开始，拟采取（1+3）的形式向社会，即当年评审通过的技术产品与近3年内推荐目录中的技术产品合并。在推荐目录过程中，遇有属于同类或相似技术产品时，已纳入推荐目录内的单位和申报单位需同时参加评审，择优入选，凡未纳入当年推荐目录的技术产品即为失效，需重新申报。4.2开展持续追踪调研。加强对推荐目录技术产品应用效果的追踪调研，一是通过问卷调查的方式，广泛收集供热领域供需双方对技术产品销售和实际应用情况的信息，通过数据分析，了解市场需求和技术发展趋势，发现存在的问题，为今后推荐目录的技术后评价和技术更新储备资料。二是以剖析实际运行案例为重点，邀请供需双方和供热行业专家参加，适时召开技术座谈会，全面科学分析案例运行情况，围绕设备稳定性、事故率等运行状况、节能减碳效果、经济效益和社会效益等指标进行现场验证，为供需双方提供解决方案，切实为企业解决实际问题。4.3推荐典型案例引领企业借鉴。积极引入能效领跑者机制，通过广泛调区域供热2020.1期研和技术论证，由行业主管部门和专家组按照评选条件，在广泛征求企业意见的基础上，每年定期评选出符合供热发展方向、应用广泛、节能减碳经济效益和社会效益显著的典型案例，编制《北京市供热领域节能减碳案例汇编》向社会推荐，运用案例的可复制性引导广大供热企业参考和借鉴。4.4搭建供需对接平台。为先进技术找市场，为用能企业找技术是搭建供需对接平台的服务宗旨。在充分利用媒体和行业协会广泛宣传的基础上，继续通过大型行业展览会、组织对口技术推介会、行业对接会、案例现场会等形式进行集中展示。要不断创新推广模式，开展务实推介，通过拓展与市重点工程和重点用能企业的对接渠道，积极探讨强化在财政项目招标、固定资产投资、清洁生产审计、重点用能单位节能改造等项目中的鼓励办法，切实发挥推荐目录在我市节能减碳工作中的引领示范作用。4.5落实技术转移和成果转化技术转移主要是转移成熟、实用的或者有市场前景的技术。科技成果转化是对技术不断进行专业化和实用化提升的过程。技术转移是科技成果转化的手段,而科技成果转化才是技术转移的目的。技术转移过程中为了满足技术接受方的应用需求,需要进一步进行科技成果转化，以提高科技成果的利用效率［2］。技术转移就是让科技与市场结合，为科技项目找市场、找资金，为企业、为资金找科技项目［3］。开展节能产品征集推广工作的最终目的是针对纳入推荐目录的技术产品，通过对技术转移和成果转化的引导和协调，促进行业科技进步,通过科技进步带动整个行业的产业进步,从而提高整个行业在国际市场上的竞争力与影响力,促进我国节能产业快速发展。同时通过技术转移、成果转化达到激励创新的效果。通过推进技术落地，加强协调和引导，疏通技术转移通道，促进节能技术产品的转移和成果转化，避免由于科技成果与应用需求间的脱节导致资源浪费。基于此，推荐目录后评价工作将通过供需对接平台，为供热行业提供更加先进适用的节能减碳技术产品，促进产品与需求的双向沟通与对接更加务实有效。通过挖掘用能企业的技术需求、打通节能产品企业的销售渠道，使优质的节能技术产品能够快速推向市场，被用能单位了解和选择。同时，用能单位也能及时便捷地找到优质的节能产品，实现供需双赢。在今后的工作中，还要进一步完善服务手段，制定完善的技术成果运营及转移转化的方案策划，协助双方清除合作道路上的障碍，以实现技术转移转化资源的快速凝聚、整合及利用。

5结束语

北京市开展节能技术推荐目录征集评审工作至今已有十余年时间，通过公开征集评审，涌现出一批集先进性、适用性、示范性于一体的节能技术产品，为完成本市节能目标提供了坚实的技术支撑。今后将继续加大推荐目录征集工作力度，通过后评价工作为供需平台持续提供先进适用的技术产品，积极推动技术转移及成果转化，加快节能技术产品的推广应用，为供热行业节能减碳，实现清洁供热提供技术保障。

参考文献

［1］清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展研究报告，2019.

［2］徐国兴，等.科技成果转化和技术转移的比较及其政策含义.中国发展，第10卷第3期.

热能转移技术范文篇10

［1］长期以来，不同功能系统多是相互独立的。常规热能动力系统的核心为热力循环，侧重于热与功的转换利用，局限于物理能范畴，受制于卡诺理论框架。而传统化工生产则侧重于化工工艺，想方设法把原料中的有效成分最大程度地转化为产品。它们追求单一功能目标的思路无法破解能耗高、化学能损失大及环境污染严重等难题。因此，系统整合思想受到重视，多能源互补和多产品联产已成为当今世界能源动力系统发展的主要趋势与特征。多联产是指通过系统集成把化工过程和热能动力系统整合，在完成发电、供热等热工功能的同时生产化工产品，实现多领域的多功能综合，其本质特征是系统集成，更合理的物质与能量综合梯级转换利用。图1为某化工热能动力多联产示意图。根据图1，化工生产过程为原料的加工和转换过程。在此过程中，需要与热能动力系统发生诸多联系，包括由热能动力系统供给反应所需的蒸汽和动力装置所需的电力等，而化工过程副产的部分蒸汽可进入热能动力系统中，进行全厂的平衡。现代化工生产在探求分产能效提高的同时，越来越趋向于追求总体效能的提高。例如，通过对某煤制烯烃项目的验收，发现全厂热能动力系统约占总耗能的28%，工艺装置能耗占总耗能的72%。工艺系统的能源效率很难进一步提高，但是热电的炉机配置和供电模式对全厂综合能效影响较大，进行系统优化后可较大程度提高全厂综合能效水平。图2为煤气化热能动力多联产在化学工业中的应用。图2所示项目以最大限度地优化利用煤气化产生的合成气组分为基础，向化工生产装置（如，醋酸、醋酐装置）提供CO气体，向化工生产装置（如，合成氨装置）提供H2，同时充分利用合成气中的CO2生产尿素等，从源头上减少温室气体的排放，并进行酸性气体的处理，实现脱硫；部分合成气经过处理后进入燃气轮机，燃机排气进入余热锅炉，余热锅炉产生的蒸汽部分直接用于供热，其余进入汽轮发电机组，从而实现热能、动力多联产。传统煤化工产业存在能耗高、污染重、规模小、工艺技术落后等局限，其发展正面临着原料供应、环保、新兴产业冲击等三个方面的挑战，而燃煤电厂在发展过程中也遇到能源利用效率没有实质性突破和环保压力越来越大的困境。煤化工和发电两个系统单独运行时，对能源和资源的利用并不是最充分的。如果把发电和煤化工结合起来，可以使得温度、压力、物质的梯级利用达到最佳，实现效率最高、排放最小，两者相互结合和促进。煤气化热能动力多联产是将煤气化产生的合成气经过处理后，用于联合循环发电和用于化工产品的生产，其比例可以调节，并且生产化工产品的弛放气可以进入燃气轮机发电。它是煤气化、气体处理、气体分离、化工品的合成与精制和联合循环发电五部分有机耦合的一种技术。通过整体优化，相对于独立分产系统，其总能利用率提高，污染物排放降低，经济效益提高，势必成为未来能源化工产业发展的重要方向［2］。目前，煤化工热能动力多联产系统集成和设计优化尚未形成完整的理论体系，优化方法、评价准则等基础问题亟待突破。对多联产认识还存在许多误区，如把多联产看作是相应的化工与动力的简单联合，各自保持与分产时的相同流程；把多联产简单地理解为多产品系统等。煤化工热能动力多联产系统中，化工动力侧多是希望运行在设计工况，而通常把热力系统的运行工况分为设计工况和变工况。设计工况是在给定的设计参数与要求下的基准工况，随着环境大气条件、外界负荷或系统本身等变动，热力系统总是处于非设计工况运行。为了避免变工况给系统分析带来的困难，本文中采用全年运行工况，突破设计工况点的旧框架，全面考虑全部可能运行区域的特性，以及相应的评价准则与设计优化方法等。分析化工热能动力系统的所有可能运行工作状况（稳定工况和过渡态工况）的总和，科学地描述与评估总能系统的性能特性，对煤化工热能动力多联产项目的选择具有一定的指导意义。

2传统热力性能评价准则

长期以来，热力学第一定律被广泛应用。对于单一能源输入和单一供能输出（如单纯供热或纯发电等）的能源动力系统来说，热效率能够比较好地描述系统能量转换利用的有效性与优劣，也比较简单易懂。但对于功、热并供与化工、动力联产等复杂的系统，由于没有区分功与热、化工与电力等品位差异及其在价值上的不等价性，就不适用了。最初，功、热并供系统常采用两个指标（热效率和功热比）来综合评估。若对比的某个系统的两个性能指标都好，才能得出明确的结论；如果出现“一好一差”的情况，就很难评说哪一个系统更好了。有关研究相继拓展到冷-热-电联产系统和热、电分摊理论问题。尽管许多研究有了重要进展，但至今没有解决问题，且化工-热能-动力多联产系统集成优化比热-电联产系统还要复杂得多，所以越来越多的人认识到单纯从热力学第一定律的角度，无法合理评价化工-热能-动力多联产系统的优劣。后来，有些学者采用热力学第二定律。火用表示一定参数工质在基准环境下所能做功的最大可能性，将“质”与“量”结合起来去评价能量的价值，改变了人们对能的性质、能的损失和能的转换效率等问题的传统看法，开拓了一个新的热工分析理念。热力学第一定律效率（简称热效率，又称总能利用效率）是联产系统各种形式的能量输出的总量Qout（包括化工产品、发电量、制冷量与供热量）与输入能源总能量Qin（所消耗的一次能源总量）的比值。该值越高，表明系统的热力性能越好。热效率把化工产品与热工产品（功、制冷量供热量）等不同品质与品位的能量等同看待，直接相加。因此，基于热力学第一定律的系统热力性能评价准则，只是反映系统能量转换利用的数量关系。既没有对不同有效输出的品质与品位加以区分，又没有合理反映产生有效输出所消耗能量的分摊情况［4］。虽然热效率应用得最早，而且至今还得到应用，但它通常只适用于单一功能系统，而对于化工－动力联产系统等多功能系统来说，则是不科学与不合理的。［5］在联产系统和参照的分产系统输出相同的产品（化工产品种类和量与热工产品种类和量）条件下，两者总能耗之差的相对比值即联产系统相对节能率Esr（或Est），Esr＝Qd-QcogQd（1）式（1）中：Qd———参照的分产系统总能耗；Qcog———联产系统总能耗。相对节能率体现的是联产系统与参照的分产系统的对比。关注联产系统与参照分产系统相比时能源消耗的节约情况。鉴于联产系统与分产系统中化工原料、产品与热动原料、产品的类型和数量存在不一致的情况，需要界定边界条件。例如，相同的能源输入量或相同的产品输出量等。此外，联产系统和与其比较的参照分产系统生产的化工产品和热工产品的类型和量以及它们之间比例（如化／动比等）应该有个合理的界定。不同的化／动比，计算出来的节能率并不相同，有时也会出现“化／动比越大，节能率就越高”的结论。有的学者通过建立多联产系统化、电分摊理论模型，分析化工生产过程和热-功转换过程的性能特性、能耗分摊情况，使得计算结果更具有针对性。应用相对节能率作为联产系统评价准则时，正确选择相应的参照分产系统性能基准（简称参照基准）非常重要。通常采用定折合性能基准法和当量折比系数法等。定折合性能基准法是假定参照的分产系统中相关的性能均为一个定值时计算出的性能基准，如某焦炉煤气联合循环效率为52%，某焦炉煤气制甲醇能耗44.9MJ／kg等。当量折比系数法是通过规定不同燃料之间热值比值的一个当量折比系数来计算联产系统的参照基准。如假定1kg焦炭的热值与0.9714kg标准煤相当，表达不同能源之间关系。采用不同参照性能基准进行分析时，在数量变化率上有较大的差异，但总的变化趋势大致相同。事实上，相对节能率与热效率一样，都把不同的有效输出等同对待，没有区分它们在品质与品位上的不等价性，仍局限于热力学第一定律概念；且应用范围较窄，特别是多能源输入时，出现太多的参照分产系统（如双能源输入和双产品输出的系统就需4个），不但使得性能指标量的计算变得复杂，而且使系统性能定性比较模糊不清。许多学者尝试应用热力学第二定律来处理不同能量在品质与品位上的不等价性问题，它以各种能量的火用（最大理论做功能力）来进行统一评价，并由此推出基于热力学第二定律的火用效率。火用效率是将功与热合并到一个合理的综合指标中来统一评价的准则，定义为能源动力系统输出的总火用（Eout）与输入的总火用（Ein）之比值，即所产功及输出热量中最大转化功与输入总火用之比值：ηex=Eout／Ein=（P+BQ）／Ein。（2）式（2）中，B为折扣系数，它指代由热转化为功的最大可能性，由卡诺循环效率确定，用热力学第二定律来定量评价。火用效率比热效率更合理之处在于：基于热力学第一定律的评价只考虑了化工产品与热工产品的热性能，且忽略热工产品中电、冷、热之间的差别；火用效率对它们的品位或价值有不同的评价。可见，火用效率的确在热力学上更加正确地看待不同能量的差异，注意到了不同输出在热力学方面的不等价性。但是，火用的概念是从热转功的最大可能性出发，并不适合于用来描述化工生产过程和制冷过程等能量转换利用问题。另外，化工产品的火用与热工产品的火用以及冷火用与热火用等都难以选择同一的基准环境。为此，作为评价准则同样存在一定的不合理性。对于功－热联产系统来说，火用效率在热力学上把能量的量与质相结合起来，将功与热合并到一个综合指标中来统一评价的准则。根据热力学第二定律，功能够全化为热，而热是不能全化为功的。两者虽然可用同一量纲表达，但存在明显的品位差别，功的品位比热高得多，且功与热在经济上的价格也不是等价的。许多工程技术人员对经典的火用概念多限于理论上理解，与实践应用相距甚远，因此，至今未能得到普遍使用。如果从其它角度来定量评定不同能量的价值，就可以得出另一种不同能量价值比和定义出另一种评价准则，或者称之为广义的火用效率。经济火用效率ηEC提出另一种规定价值比B的方法，即系统供热与供电（功）的售价之比：B=CR／CW。（3）式（3）中，价值比B联系实际的经济效益，一定程度上更实际地反映功、热并供装置的性能，从而反映出热力系统的能量转换利用的优劣。经济火用效率只考虑了热与电（功）的售价比，没有考虑不同燃料的价格不同。这在比较使用不同燃料（其价格可能差别很大，如汽油与原煤）的装置时就不够全面。为了改进这一点，可在经济火用效率的基础上再加上燃料价格的考虑，从而提出经济火用系数XEC，XEC=ηEC×Cw／Cf。（4）式（4）中，Cw／Cf是单位能量电（功）与燃料的价格比，反映了燃料投入所获得的经济增值比例（未考虑初投资等成本）。当然，经济火用效率和经济火用系数是否合理，与热／电（功）售价比、电（功）与燃料的价格比等定得正确与否有关。实际上，影响热、电（功）售价的因素很多，经济火用效率和经济火用系数用来进行化工热能动力多联产系统的设计优化，存在一定的不确定性。

3能量综合梯级利用率

［6］20世纪80年代初，我国著名科学家吴仲华先生提出各种不同品质的能源要合理分配、对口供应，做到各得其所，并从能量转化的基本定律出发，阐述了热能综合梯级利用与品位概念，倡导按照“温度对口、梯级利用”能源高效利用的原则。近期，相关研究从物理能（热能）的梯级利用扩展到化学能与物理能综合梯级利用，提出冷－热－电联产系统能量梯级利用率与化工热能动力联产系统能量梯级利用率等新准则。在能源动力系统中，物质化学能通过化学反应实现其能量转化。因此，物质能的转化势必与其发生化学反应的做功能力（吉布斯自由能变化△G）和物理能的最大做功能力（物理火用）紧密相关。对于一个化学反应的微分过程，存在如下关系：dE=dG+TdSηc。（5）式（5）中，dE———过程物质能的最大做功能力变化；dG———吉布斯自由能变化；TdS———过程中以热形式出现的能量；T———反应温度，K；dS———过程熵变化；ηc———卡诺循环效率，ηc=1-T0／T；T0———环境温度，K。上式描述物质火用、化学反应吉布斯自由能和物理火用的普遍关系。从而揭示如何分别通过化学反应过程和物理过程实现物质dE的逐级有效转化与利用。在此基础上，定义表征联产系统化学能梯级利用特征的化学能梯级利用收益率，如式（6）：Rgain=ΔEthnetEs-（Ep+Ethnet）。（6）式（6）中，Rgain———联产系统化学能梯级利用收益率；ΔEthnet———联产系统热转功循环所得热火用相对于分产系统的增长量；Es-（Ep+Ethnet）———从分产系统看，进入系统的化学火用（Es）除部分转移到产品中（Ep）、部分转化为热转功循环的有效净热火用（Ethnet），其余均消耗或损失于系统内部。这部分化学火用损失即为联产系统化学火用梯级利用的最大潜力。因此，Rgain代表了多联产系统化学能梯级利用的收益占分产系统的化学火用损失（化学火用利用潜力）的比例，即联产系统通过集成整合成的化学能梯级利用收益率。它是量化描述联产系统中化学能品位梯级利用水平的一个最重要指标。若在化工动力联产系统集成时，以化学能收益率Rgain作为优化目标，把化学能梯级利用水平与系统集成特征变量和独立设计变量以及联产系统性能特性等关联起来，就可构建基于化学能梯级利用准则的多联产系统设计优化方法。

4基于能源-环境-经济的综合评价体系

基于火用的概念，系统输出热的火用值要低于本身热值，把它与功相比时要打一个折扣，常借助卡诺循环效率所表达的热转化为功的理论限度来给有效热输出打个折扣，以区分热与功的不等价性。但是，化工产品的火用值与热工能量的火用值则难以比较。随着经济的发展，能源、环境问题日益突出，由此而诞生的能源、环境、经济等综合的评价准则受到重视。专家们试图从多目标综合层面来评估多联产系统。能源（Energy）、环境（Environment）、经济（Economy）系统是一个有机的整体，同时存在着相互影响、相互制约的发展关系。近些年来，世界各国政府、研究机构以及专家学者都深刻地认识到能源、经济以及环境之间的相互作用对于解决能源问题的重要影响，开始将三者结合起来综合考虑能源问题，探求综合平衡与协调发展，从而形成了3E系统理论的研究框架，并取得大量的理论与实践成果［7］。这些问题的研究涉及多个学科领域，不同专业的学者选择了不同的研究视角与方法，得到的结论也有所差别。然而，他们的研究都在更多地使用数量经济学、系统工程以及运筹学的方法对能源、环境、经济三者之间的关系和内部规律进行定量分析。国内外基于能源-环境-经济对化工－热能－动力多联产进行评价研究不足，本文探索建立评价体系，利用多项指标进行测算，多角度全面刻画出系统的特性。从而为项目的前期决策，为地区能源、环境、经济协调发展机制的建设以及社会经济宏观发展目标的制定提供数据支持与决策依据。能源、环境、经济（3E）分析一般采用协调度评价，应用的理论和采用的方法虽不尽相同，均力图通过量化概念反映出来，但这个量化的数值没有办法直接表明其所处的状态性质。本文将能源、环境、经济分析用于化工热能动力多联产系统，分成一级要素和二级要素，并确定权重，根据设定的评分依据分5个等级，进行综合评价。这样就使得原来复杂的协调度概念变得更加简单，同时也更加实用［5］。评价指标选取那些使用频度较高的指标，进行分析、比较、综合，并采用专家评分法对指标进行调整，使得评价具有可操作性［8］。基于能源-环境-经济（3E）对化工热能动力多联产项目进行综合评价的思路及其相应步骤如下：合理选定一级及二级要素，并分别确定其权重；进行评价要素分析，根据技术发展水平等确定最优标准；计算对应化工热能动力多联产项目的分值，进行综合评价。具体如下。建立评价体系分析模型，选定环境保护、资（能）源利用效率和技术经济指标为一级要素；SO2排放强度、NOx排放强度、中水回用率、一般固废综合利用率、CO2减排潜力、能源转化效率、能耗指标、水耗指标、内部收益率、区域经济带动等为二级要素。根据环保优先、合理和节约利用资源、效益良好和区域经济带动等原则，合理确定各级要素的权重，再根据业内专家调整，得到化工热能动力多联产项目评价体系权重。根据化工热能动力多联产的项目的不同，相关二级要素会有所调整，对应评价体系权重也会根据产品种类、生产规模、工艺路线、公用工程配置等诸多因素进行针对性的调整。进行评价要素分析，根据技术发展水平等确定最优标准。4.1.2.1环境保护要素特征污染物指的是能够反映某种行业所排放污染物中有代表的部分。不同的化工生产对应的主要污染物排放并不相同。但从化工及热能动力系统的行业特点出发，SO2、NOx为最基本的特征污染物。中水回用，一方面为供水开辟了第二水源，大幅度降低新鲜水的消耗量；另一方面在一定程度上减轻污废水对水源的污染。目前，世界上无论是水资源丰富还是水资源相对紧缺的国家都将中水回用作为节约用水、加强环境保护的一项重要举措。化工热能动力多联产项目一般耗水量较大，务必提高中水回用率，提高水的重复利用和循环使用率。一般固废综合利用率指一般固体废物综合利用量占一般固体废物产生量的百分率。《节能环保产业“十二五”发展规划》中，资源综合利用被明确为除节能和环保之外重点支持的产业。提高一般固废综合利用率可以实现资源利用和环境保护的双重目标。近年来巨大的能源消耗和温室气体排放使我国承受了很大的压力。我国CO2气体减排的任务很重。化工和电力行业CO2的排放较大，有效实施化工能源动力多联产，也是降低CO2排放的举措。特别是煤化工项目，应采用有效控制CO2排放的能源利用技术路线。环境保护要素取值参照相关污染物排放标准、政策文件及同等项目国内外先进水平确定，在此基础上，对项目进行评价。化工行业整体能源、资源消耗量大，选定能源转化效率、能耗、水耗等要素，总体上可以体现其资（能）源利用水平。参照国内外先进水平，在此基础上进行总体评价。能源转化率采用热力学第一定律计算，能耗指标按照吨产品的资（能）源消耗确定，水耗指标为加工和转换单位资（能）源消耗的水资源。技术经济评价要素一方面评价项目自身的财务效益，同时也关注项目建设对区域经济带动、产业结构调整的影响，主要包括：项目财务内部收益率及区域经济带动指标等。项目财务内部收益率参照行业内的先进制进行评定，区域经济带动综合考虑项目对地区经济发展的影响。［9］根据上述评价系统确定的权重和评分依据，将分值分成5个等级，进行综合评价。随着我国能源战略多元化进程的加快，我国烯烃工业发展将进一步提升原料多元化，适度减少石化工业发展对原油资源的依赖，进一步提升煤制烯烃产业的发展水平。下面针对三个烯烃项目，应用能源-经济-环保评价体系进行综合评价。建立评价体系分析模型，合理确定各级要素及权重，如表1所示。根据煤制烯烃的先进指标，结合GB13223—2011《火电厂大气污染物排放标准》、《大宗工业固体废物综合利用“十二五”规划》、GB8978—1996《污水综合排放标准》等相关污染物排放标准、政策文件及同等项目国内外先进水平确定（表2）。煤制烯烃产业为高耗能、耗水产业，资（能）源利用效率要素从能源转化效率、能耗、水耗三方面评价（表3）。含财务内部收益率和区域经济带动两项，见表4。根据上述评价系统确定的权重和评分依据，整理确定最终的评价标准，如表5所示。针对三个煤制烯烃项目，参照以上的评价标准进行评定，如表6所示。根据表6并结合能源-环境-经济综合评价法，做出如下解释。（1）通过该综合评价法，能够针对不同项目或同一项目的不同方案，进行分析评价。例如，表6中项目一（方案一）虽然环保要素和资（能）源利用效率要素优异，但相对技术经济指标较低，通过综合考虑，总体评价分值仍较高，而项目三（方案三）以降低环保和资（能）源利用效率为代价获取经济效益，总体评价较低。（2）能源-环境-经济综合评价中，根据项目不同，选取的权重及分值标准等会有所不同，但是基本上，同类别的项目均具有一定的可比性。（3）能源-环境-经济综合评价适用于不同方案及不同项目的分析对比，选出在能源-环境-经济等方面更优的方案及项目。（4）能源-环境-经济综合评价体系融合了能源-环境-经济等因素，综合协调了进行方案或项目分析时节能不环保、节能不经济、环保不节能、环保不经济等能源、经济和环保之间的矛盾，平衡了相关各方的利益，力图实现社会效益、环境效益和经济效益的统一。（5）本文中能源-环境-经济综合评价评价体系有待于进一步完善，实现权重和分值的划定更科学，计算能源-环保-经济的协调度，并用于指导方案和项目的优化，推动技术进步。