热源范文10篇

热源范文篇1

关键词：常压锅炉供热减压水箱补水箱启闭阀分户热计量

1引言

常压锅炉即无压锅炉。虽然水泵扬升有欠节能之嫌，但由于其造价低，无爆炸危险，安全可靠，使用燃油、燃气清洁能源，配以先进的自控燃烧技术，无环境污染。被灵活的布置在楼栋或建筑组团内，可楼底、楼顶布置。

其供热系统的设计关键是水循环系统的启闭运行时锅炉均应不受压，同时保持供热系统的满水位。在运行和停止时，系统水均应不外溢。

除锅炉出水口必须置于循环水泵的吸水侧外，如何隔开和控制系统水压对锅炉的影响和系统保持水位不外溢，采用什么可靠的工艺系统和控制元件，是常压锅炉热源供热系统优化设计值得探讨的问题，笔者经过工程设计实践，总结如下：

2水循环系统几种控制方案

2.1回水侧减压水箱加浮球阀或液压液位控制阀控制。

如图1所示，该系统见于早期的常压炉供热系统，其减压回水箱为常压，隔开水压对锅炉的影响，浮球阀控制系统启闭运行和静水位。由于浮球阀或后来使用的液压液位控制阀均为浮子控制元件，经短期使用便损坏失控，系统水外溢，启闭运行最终导致手动阀控制，而不能及时有效的控制启闭，致使系统失水严重，大量补水、热能浪费，费用增大。又由于减压回水箱直通大气，回水旋流挠动性大，溶氧量增大，加剧系统氧腐蚀。

2.2回水侧减压回水箱加电磁阀，电动阀控制

如图2，为有效控制系统启闭运行，该常压炉供热系统，采用大口径电磁阀。但该阀启闭时间要在9~10秒钟，实际时间还长，每次完成启闭时仍有水外溢，加之电磁阀的频繁启动，阀瓣磨损严重，又由于系统水的不洁净，含有一定颗粒物质，启闭时有卡住的现象，久而久之使用不能持久，最终仍然导致手动阀控制。电动阀的启闭时间比电磁阀还长，同样存在上述问题，经使用亦达不到预想的效果，最终不能被采用。

2.3吸水侧常压补水膨胀水箱加回水自动启闭阀控制。

如图3所示，该常压炉供热系统，将补水膨胀水箱置于锅炉出口与循环水泵吸水口侧，呈低位布置，箱低与出水管之间距离至少应≥500mm，锅炉与水箱相通呈常压。系统启闭采用回水自动启闭阀控制（专利产品）[1]，该阀利用水泵出口较大压力的水力传动管将阀瓣打开，锅炉进出水量平衡，补水箱水不外溢，锅炉不承压，水泵停止时，水力管无压即行关闭。由此启闭迅速、灵敏使用持久。由于水箱补水管置于水泵吸水口侧，系统缺水及时得到补充，安装高度水头有效防止水泵汽蚀。由于回水不再直接通过水箱，系统溶氧量减少，减缓系统腐蚀。

2.4楼顶布置、吸水侧常压补水箱、回水流量调节阀控制

上述常压锅炉热源供热系统均为楼底布置，存在循环水泵扬升，电能消耗较大的缺点。如图4所示，该常压锅炉热源供热系统楼顶布置，耗电小。水泵吸水侧补水箱和锅炉出水管呈常，且安装高度必须覆盖热源系统高度，保护机组系统满水位安全运行，回水设流量调节阀，此时只须调节流量平衡，不再考虑低位布置时的静水位持压问题。省去保持和控制系统静水位的控制元件，不再担心水系统压力对锅炉的影响。由于热源系统高位布置，水泵扬升在等压面以上，几乎很小，电能消耗小。此系统是常压锅炉较理想的供热系统。

2.5适应分户热计量的常压炉单级泵一、二次水供热动态平衡系统[3]。

如图5所示，系统启闭控制仍如本文“2.3”所述。

实现分户热计量时，供热系统由静态系统转变为动态系统，即由定流量转变为变流量或定流量和变流量的混合系统。此时如果某些用户关闭或调节都将影响系统流量和压差发生变化。此系统采用旁通式自力式压差控制阀[2]，该阀在额定压差范围内阀塞为关闭状态，工作压差一旦超过额定压差，自动阀塞开启，自动调节开度，在压差的作用下保证控制压差不变。起到恒定热源系统流量，支持用户系统变流量运行。该系统为单级泵系统的一、二次水系统，适合小型热源处调节二次水的变流量运行。

该系统配套使用气候补偿器[3]，根据室外气温变化而改变供水温度。保证热源输出热量等于用户实际用热量，达到节能的目的，其系统效果更佳。

3结论

3.1经上述几种常压炉供热系统的实践分析，吸水侧常压补水膨胀水箱加回水自动启闭阀控制的常压炉供热系统，使用运行效果最好。优越于回水侧减压水箱加浮子控制元件或电磁阀，电动阀控制系统。系统简洁，启闭迅速灵敏，保持水位、溶氧量少，运行安全可靠。

3.2单级泵的一、二次水供热动态平衡系统，适合于常压炉这种小型热源处调节二次水的变流量运行，配套使用气候补偿器随室外气温变化随时改变供水温度，更具节能效果。该系统也适合于常压炉供热系统的改造。

3.3应该指出，常压炉如低位布置，循环水扬升，耗能比闭式系统大，不节能。但在目前常压炉的生产和使用还占有一定市场的客观条件下，设计、使用时应注意最佳工艺方案的选择，使常压炉供热系统发挥出更好的效果。

参考文献：

[1]陕西省阳泉市勤工机械厂，回水自动启闭阀（专利号：ZL93206695x）

热源范文篇2

AbstractAnalysesthethreetypesofgas-firedboilersheatingsystems.Resultsshowthatindoorboilerssystemaremoreeconomicalthanothersystems;thechargeofgasconsumeaffectthelife-cycle-costgreatly.

Keywordsgas，heatingsystem，lift-cycle-cost

一、引言我国以往城市供暖主要以煤为燃料，供暖热源热效率低，燃烧产生大量SO2、CO2、NOX和烟尘，成为北方城市冬季大气主要污染源之一。在燃煤热源的各种供暖方式中，因为大型燃煤锅炉便于集中处理烟尘、灰渣污染物，锅炉效率高于小型燃煤锅炉，故一般公认采用大型集中锅炉房的城市集中供暖优于分散锅炉房供暖，单户煤炉采暖最差。随城市能源结构调整，许多城市已逐渐用天然气替代煤作为供暖燃料。与燃煤相比，燃烧天然气CO2排放可减少52%，NOX可减少45%，无SO2排放和灰渣产生；燃气锅炉效率高，大、中小型的锅炉效率区别不大；锅炉燃烧过程和出力易于调节控制。因此，以燃气为热源的供暖系统方案评价不能沿用燃煤锅炉的结论。

以燃气为热源时，可供选择供暖方式有城市燃气热电联产集中供暖、城市集中燃气锅炉房集中供暖、小区燃气锅炉房集中供暖和户用燃气锅炉供暖等。天然气热值高，燃烧易于控制，燃烧温度很高，火焰温度可达1400℃以上，有条件采用燃气轮机直接发电，燃烧后的高温烟气生产高压蒸汽可用于再次发电和供暖。这种热电联产方式充分利用燃气热值产生高品位电能和较低品位的热能。综合热效率较后三种高，经济效益也最佳，有条件时应优先考虑。但考虑到燃料价格等因素，城市电厂仍以燃煤为主。大多数情况下，可供用户选择的燃气供暖方式限于后三种。这三种供热方式特点对比见表1。各种燃气供暖方式特点比较表1

城市锅炉房集中供暖小区锅炉房集中供热户用锅炉分户供暖热源建设费用低高无热源设备费低低高一次管网投资有无无二次管网投资有，基本相同无室内系统投资基本相同治理费用基本相同低于前者设备寿命基本相同低于前者系统热损失大较大无热源效率基本相同低于前者可调节性差较差好

二、经济分析如表1所示，供暖系统经济性受建设费用、设备费用、系统寿命、燃气价格政策等许多因素影响，这些因素又因各地而异。因此，进行适用于各地的普遍性经济分析几乎是不可能的。本文只就北京地区行分析，各系统土建、设备和材料等费用均按当地普遍水平考虑。对于实际工程，则应根据实际情况而定。为方便下文比较，将城市集中燃气锅炉房供暖、小区燃气锅炉房供热和户用小型燃气锅炉房供暖分别定为方案一、方案二和方案三。

根据北京市规定，天然气价格商用1.8元/Nm3、民用1.4元/Nm3，天然气增容费1200元/Nm3。集中供热燃气锅炉和户用燃气两用锅炉效率取85%。方案一管网热损失取15%【3】，考虑到方案二只有二次管网，热损失较小，故取10%，方案三无管网热损失。建筑冬季耗热量按40W/m2，采暖期140天，天然气低热值35MJ/Nm3。各供热方式的初投资及运行费用比较表2

方案一二三燃气入网费6.06.06.0一次管网投资37.00.00.0二次管网投资10.010.00.0热源投资15.022.060.0室内系统投资【4】50.050.050.0初投资总计124.094.0122.0年采暖燃料费34.432.516.0初投资总计1.61.43.0年采暖电费1.00.70年维修费3.32.70年经常总费用40.337.319.0

注：1.对于100m2住宅，户用两用燃气锅炉每台7000元，设备费用为70元/m2，但考虑到因此可以节省热水器费用10元/m2，故取60元/m2。

2.因方案三具有各户独立调节的特点，燃料费用按节约30%计【4】。

3.

4.年采暖电费包括水泵和风机耗电费用，方案一、二根据文献4和产品样本数据估算得出，方案三根据产品样本数据估算得出。

上表中各项初投资包括设计、设备购置、系统建设等全部费用，初投资总计为各项初投资之和；年经常总费用包括运行中燃料、电力费用和系统治理、维修费用。表2对各燃气供暖方式的初投资、运行费用两个指标给出初步定量的比较。但以它们都只反映各方案经济性的一个方面，在决策时只能就各方案的某一指标进行比较。要对各方案进行综合经济比较时就需要一个综合经济指标。因初投资、维修费、使用寿命之间存在内在联系，这种联系是引入综合经济指标的基础，也使对系统的综合费用分析成为可能。

寿命周期费用是指系统或设备从诞生到废的整个期间各种费用的总和。对于供暖系统而言，寿命周期费用包括系统的购置费用、在寿命周期中运行费用残值的总和。常用的寿命周期费用计算方法是将系统在寿命周期内所有发生的费用折算成系统设置时的价值。在一个系统中，各设备或子系统的寿命周期可能不同，为便于分析，需用将不同寿命周期的各设备和子系统折算成统一寿命周期费用。统一寿命周期采用各设备和子系统寿命周期的最小公倍数，每个设备或子系统的多次设置用贴现法折算成第一次设置时的现值。日后系统经常费用也采贴现法折算成初次设置时的现值。

Pa：现金总额，

A：日后每年的等额支付金额，

i：扣除通货膨胀等因素影响的净利率，

N：生产时间。

所以对每一既定系统而言，费用周期内部民贴现值PZ为：

PC：系统初投资现值。

考虑到各子系统使用寿命不一致，需要引入各子系统寿命周期的最小公倍数为系统统一的使用寿命，V。在此寿命时间中，若某子系统或设备需要投资j次，由各系统总设置费用贴现值：

利用式3可对不同寿命周期的各系统进行比较。因燃气锅炉效率随使用年限变化不大，以燃料价为基础的运行费用在使用寿命内也基本稳定，故可用锅炉使用寿命代替锅炉寿命周期。各方案综合经济比较表3

方案一二三三1初投资124.094.0122.0122.0系统设置贴现值129.3101.8143.4143.4年经常费用40.337.319.023.6运行费用贴现值343.1317.6161.7200.9总贴现472.4419.4305.6344.3

各利率下总贴现值比较表4

一二三三110%472.4419.4305.6344.38%525.0468.0329.9375.15%631.5566.6380.2437.5

注：N=20，i=10%

一般供热管网的使用寿命为20年，锅炉使用寿命10年，故可将表2中各系统的统一寿命周期定为20年，其中户用锅炉需更换一次。计算中系统设置费用为各次设置折算到初次设置时的费用。供暖系统的废置费用主要包括系统的拆除费用，拆除后的废旧材料回收视作系统残值，根据实际上情况，近似认为两者相抵，在计算中不再考虑，计算结果如表3所示。表中方案一和方案二天然气价格为1.8元/Nm3，方案三天然气价格为1.4元/Nm3，为比较相同燃料价格下各方案的经济必，对方案三也取1.8元/Nm3进行计算，在表中列为方案三1。表4为在各种利率条件下总贴现值计算结果。

以上比较是建立在不采用分户热计量的条件下的。当采用分户热计量系统时，方案三不需改动，以燃气耗量计量代替热计量。方案一和方案二有两种形式，其一是在原双管采暖系统中每个房间的散热器上安装热计量装置，一般100m2左右房间需要5～6个热计量装置；其一是在各户采用章鱼式采暖系统，在每户引入总管上安装一个热计量装置。两种形式的室内采暖系统造价的差别主要在于热计量装置的购置上。一般认为分户计量可节能20-30%【5】。因此，各方案的初投资和运行费用都有变化。此时寿命周期总费用贴现值比较见表5。分户计量时各方案总贴现值比较表5

一二三三110%389.7341.8305.6344.38%428.8377.8329.9375.15%508.2450.8380.2437.5

一二三三110%399.7351.8305.6344.38%438.8387.8329.9375.15%518.2460.8380.2437.5

注：1.a为方案一和方案二采用双管采暖系统，引入总装一个热计量装置，每户需要六个蒸发式热分配表，总计折合5元/m2；

2.b为方案和方案二采用章鱼式系统，每户入户需要一个热计量装置，折合15元/m2；

3.采用分户计量后，各方案年采暖燃料费用都按节约30％计。

【NextPage】

三、结论1．每种方案的总贴现值都随利率提高而下降。这主要是因为在高利率下，日后每年所发生的等额费用相对于现值的贬值的程度较高。

2．无论在有无分户热计量的情况下，方案三的经济性都优于其它两个方案。在无分户热计量时，方案三的优势在于其具有各户独立调节功能，而产生节能效果的作用；在有分户热计量时，方案三的优势在于省去了热计量装置的投资。

3．当民用燃气价格低于商用时，方案三的优势更加明显。

4．当以燃气为燃料时，无论何种情况，采用城市集中锅炉房的集中供暖方式经济性都是最差的。

5．采用燃气为燃料时，燃料费用在总经济指标中所占权重较大。在供暖系统设计方案选择中应充分重视锅炉效率，系统可调节性等影响运行费用的指标，不可单一追求降低初投资而造成日后运行费用增加。

6．本文只就燃气热源供暖方式的经济性进行分析。供暖燃气热源的选择还涉及诸如安全、污染排放控制等各方面的问

题，应综合考虑。

参考文献：1李先瑞等，燃气供热的现状和展望，建筑节能，2000，31：43-47

2李先瑞等，住宅区采暖方式的选择，建筑节能，2000，29：24-27

3JGJ26-95，民用建筑节能设计标准

热源范文篇3

关键词：太阳能；严寒地区；多热源供暖；自动化控制；节能技术

1引言

国际社会普遍认为减少碳排放已迫在眉睫，目前我国95％以上的建筑属于高能耗建筑，建筑能耗占全国能耗近30％，严寒地区冬季供暖能耗消耗尤为严重，因此近年来国家大力倡导发展新型供暖热源，利用太阳能供暖可降低供暖成本，是环保节能新措施。但严寒地区受限于冬季采暖期日均光照时间短，室外平均气温降低等影响，单一的太阳能无法完全满足建筑供暖需求，因此太阳能辅以其他热源形成的多热源供暖系统为严寒地区建筑供暖提供了新思路［1］。但因环境因素非规律性变化，导致各热源间的转换时刻难以准确把握；另外在太阳能和辅助热源共同使用时，需控制辅助热源的投入功率，才可降低供暖能耗［2］。以上这些措施如采用人工控制，不仅成本高、工作量大，而且精度低，无法形成系统化的供暖措施，造成太阳能供暖成本升高，使得太阳能技术难以推广，因此如何实现自动化控制是发展和推广太阳能多热源供暖技术的一项重要任务。本文从广义太阳能利用角度出发，结合兰州金诚铁路混凝土公司新建办公楼项目太阳能供暖工程，讨论在严寒地区利用太阳能的多热源供暖系统自动化控制的理念和措施。

2工程背景

2．1项目设计概况

兰州金诚铁路混凝土公司新建办公楼为3层框架体系结构，总建筑面积1512．6m2，供暖设计负荷为92．25kW，因远离市区，无集中供暖管网和天然气管网，供暖热源初步设计为30套太阳能集热器＋3台空气源热泵＋1台35kW功率可调电锅炉＋1套太阳能电补系统［3］。

2．2严寒地区环境条件和各热源设备综合分析

严寒地区冬季采暖周期长，期间外界因素如室外温度、白昼时长、光照强度等虽有循序渐进变化规律，但太阳能集热器、空气源热泵、电锅炉等在各阶段工作效果和使用成本不尽相同。在采暖期初期及末期，室外温度在－5℃左右，但在白天，光照较强，太阳能集热器的效率可达30％以上，出水温度在50℃以上［4］。通过保温措施加强白天高温水的储存，晴天天气下可完全满足供暖要求，但在采暖期中期，随着室外温度降低，日照时长缩短，集热器效率大大降低，出水温度将无法满足供暖需求，但这时空气源热泵出水温度可达55℃左右，效率值在2．3∶1左右，其使用成本远远低于电能［5］。电锅炉使用成本高，但可以在电路系统正常的情况下，全面消除天气等外界因素的影响，还可以在空气源热泵出水温度较低时作为补充热源，提供恒定的出水温度，保证供暖系统运行不间断，但电锅炉输出功率需按需投入，控制输出功率才能降低供暖成本［6］。太阳能集热器电补系统是一种新型产品，直接能量来源同电锅炉，因其独特设计，可直接在供暖系统总进水管上快速实现水温提升，有效补充前面热源出水温度不达标问题，保证系统能完全满足设计要求和供暖效果。另外需要注意的是，在室外温度较低时，集热器及进出水管道内水结冰后会导致管道冻损等，应采取措施对其保护；且在偶遇极端天气时，需要对管道及设备进行防冻保护［7］。

3多热源供暖系统自动化控制技术

3．1严寒地区利用太阳能的多热源供暖系统自动控制的必要性

针对该项目热源设计种类复杂，为有效集合和最大发挥各热源优点，保证供暖效果，需克服外界环境条件变化规律非线性导致的难以通过简单的人为行动实现实时热源切换和相应热源输出功率大小的难题［8］，在充分研究该规律的基础上，结合对各种热源使用条件、能耗等分析，提出自动控制理念，才可在满足供暖要求的同时降低能耗。尤其在供暖期初期及末期遇阴雨天和雪天时，太阳能集热器效率将会大大降低，将无法满足供暖需求，需启动空气源热泵，不利天气过后，热源又需切换到集热器，同时在初期向中期及中期向末期过渡期内，太阳能集热器在白天的工作效率还是比较高，但昼间需启动空气源热泵。以上各热源转换和启停时间在没有严格意义界定区间的条件下，需对热源出水温度、系统供回水温度进行监测，并将监测温度记录反馈到自控中心（微电脑）后，通过计算机运行计算后输出热源启停信号，实现多热源供暖系统自动化控制。

3．2自动控制原理及系统组成

通过前述分析，严寒地区多热源供暖系统热源启停和输出功率实现自动控制，需将温度作为控制对象，通过相应位置温度监测，评定正在工作的热源是否满足目前需要以及是否存在输出过剩情况，进而明确下一步控制目标。因此采取的自动控制主要措施为：接触器、继电器等电器元件控制电路系统，进而控制热源设备和水泵的启停，结合电磁阀对管道开闭进行控制［9］，另一方面通过传感器将温度信号传输到微电脑后经过其自动计算得知需要启停的热源功率，也通过接触器和空气开关启闭热源工作的数量和输出功率［10］。自动控制系统组成如图1所示。微电脑控制中心是通过软件集成系统，将温度传感器输入的数字信号转换为模拟信号，按照预先设定的控制程序，计算后再输出信号，控制接触器吸合与分开，进而实现空气源热泵机组、管道增压泵、电磁阀等的电路系统控制［11］。

3．3严寒地区利用太阳能的多热源供暖系统自动控制系统工作过程

（1）供暖初期阳光较充足，太阳能集热器将加热后的水注入高位膨胀水箱，膨胀水箱的水再注入换热水箱，当换热水箱供水管道上安装的温度传感器感测温度值低于设计供水温度时，控制空气源热泵和其管道上电磁阀启停的接触器吸合［12］，空气源热泵启动，当换热水箱供水管道上温度传感器感测温度低于设计供水温度，且回水管道上温度传感器感测温度值大于太阳能集热器回水管道上的温度传感器感测温度值时，控制太阳能集热器增压泵和其管道上电磁阀启停的接触器吸合，太阳能集热器停止运行，同样的道理，启动电锅炉、太阳能电补系统。（2）供暖末期随着天气变热，光照强度逐渐变强，太阳能集热器效率回升，当供暖系统回水管道上温度传感器感测温度值大于设计回水温度时，太阳能电补系统接触器断开，太阳能电补系统停止运行，同样原理停止电锅炉，当供暖系统回水管道上温度传感器感测温度值大于设计回水温度，且室内温度传感器感测温度值大于设计值时，控制空气源热泵的接触器断开，空气源热泵停止运行，控制相应增压泵的接触器引起空气开关也断开，直到供暖期结束，自控系统总电源关闭。（3）一般的采暖系统中，单台空气源热泵制热功率无法满足要求，并且需考虑到设备维修需要，在设备维修期间为不影响供暖系统使用，因此采暖系统设计时会配置几台同型号设备，另外电锅炉选用可调节使用功率类的，达到需多少开启多少，为了最大化地使用经济的太阳能资源，以及使用成本较低的空气源热泵，尽可能少使用或者不使用昂贵的电能［13］，在自动控制中加入了微电脑计算。在供暖初期，虽然太阳光照较强，但如遇阴天或光照减弱时，太阳能集热器的出水温度达不到供暖设计供水温度的要求，或系统回水管道温度值低于太阳能集热器加热后水的温度值时，这时需启动空气源热泵，多台空气源热泵全部启动必将使得回水温度过高，造成资源浪费，因此自控系统微电脑计算机将采暖系统回水管道温度值与设计值对比，计算温差和需要启动的热源功率，发出启动空气源热泵台数的信号；我们预先为空气源热泵编号，根据收到的启动信号有顺序、按需启动空气源热泵。相应的原理启动功率可调的电锅炉。在供暖末期设备的启停和运行原理同上，下面以三台空气源热泵、一台可调功率的电锅炉和一组可调功率的太阳能集热器电补系统为热源说明具体的控制方式和过程。运行原理如图2所示。多热源供暖系统自动控制的具体运行过程如下：首先我们根据设计数据，将供暖进水温度T、回水温度T0、设计供暖房间温度t输入微电脑系统，在采暖期来临时，开启采暖系统电源（自控系统电源同步开启），B1泵自动启动，采暖系统开始供暖，相应传感器感测的温度值通过信号线传输到微电脑，微电脑自动计算。当T2≤T1时，B4、B2启动，微电脑输出常闭电磁阀开启信号并控制其打开，将采暖系统回水注入膨胀水箱，并经过太阳能集热器加热后进入供暖系统，向建筑物供暖。当T6＜T，T2＜T3时，B5启动，空气源热泵运行；当T6＜T，但T2＞T3时，B2、B4关闭，控制F1常闭电磁阀的继电器断开，蓄热水箱和换热水箱间不再进行水循环。当T2＜T0且T6＞T4时，B3启动，电锅炉运行，B5继续启动，空气源热泵依旧运行；当T2＜T0且T6＞T5时，电补系统继电器吸合，电补系统运行，B3、B5不停止。反过来当T2＞T0且T7＞t时电补系统继电器断开，同样原理停止电锅炉，若依旧T2＞T0且T7＞t时，B5停止运行，同时B2、B4启动，常闭电磁阀开启，供暖期结束后，自控系统关闭。

4应用效果

兰州金诚铁路混凝土公司新建办公楼工程利用太阳能的多热源采暖系统，通过采用自动控制系统控制多热源的启停和输出功率，有效降低了供暖成本，统计自2015年10月投入使用以来数据，采暖期内室内温度可达24℃以上，每个采暖周期费用相比采用燃煤作为采暖热源可节约成本10万余元，同时节约人工成本2万余元，按照设备使用15年的寿命计算，总节约成本180余万元，且可减少环境污染。

5结论

热源范文篇4

关键词:自动化技术，DCS，煤筒仓，热源厂

热源厂使用的是4台循环流化床锅炉，配套的设施有链斗除渣机，新增除尘脱硫脱硝系统，煤筒仓存煤监测，栈桥输煤系统，12台锅炉给煤机输送等设备，自动化技术在整个热源厂中的运用十分广泛。小到一个温度点的监测，大到执行器的动作，输煤过程的完成都离不开自动化技术。

1自动化技术的概述

随着国家经济的快速发展，自动化科学技术也越来越普及到了我们生活的方方面面，在现代化的集中供热热源厂中也是应用十分广泛，从锅炉流量、压力、温度的监测到无人操作的执行器，全部都是自动化的，大大的节省了人力的同时也提高了工作效率。近几年，随着国家环境形势的愈发紧迫，自动化科学技术也更多地运用到了烟气监测中，与此同时也使我们的空气环境变得更加的美好了。自动化是指机器设备、系统或过程(生产、管理过程)，在没有人或较少人的直接参与下，按照人的要求，经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制，实现预期的目标。

2自动化技术的具体应用

在太原市热力公司热源厂锅炉本体上遍布了很多的压力测点、流量测点、温度测点、空气含氧量测点以及各种风门测点，这些测点通过压力变送器、流量变送器、热电偶氧化锆氧量分析仪以及执行器把数据通过DCS系统呈现在操作站的操作员面前，操作员可通过直观数据观察判断锅炉的实时运行情况。热源厂中的除尘系统、输煤系统、链斗除渣系统、煤筒仓监测系统等很多方面也是离不开自动化技术的。DCS是DistributedControlSystem的大写英文缩写字母，英文直译为“分散控制系统”，也就是人们习惯理解而称谓的“集散控制系统”。集散控制系统的主要特征是它的集中管理和分散控制。操作员通过主控室的操作站调节热源厂内循环泵的转速来改变出水压力、回水压力、出水流量以及回水流量，通过调节风门执行器的开度来改变风压、风量以协助锅炉达到最佳燃烧效果。操作站包括主机、显示器、键盘、打印设备等，也就是我们俗称的电脑，只不过电脑里加装了工业用途的DCS操作软件，它显示并记录了来自各控制单元的过程数据，是人与生产过程的操作接口。通过操作站，我们实现了信息处理、实时监控和生产过程的集中化。2．1自动化技术在锅炉本体上的应用。在锅炉控制系统中，燃烧控制是控制的难点，也是重中之重。在燃烧过程中，任何一个物理参数(如温度、压力、流量、液位)的改变都会影响到其他物理参数的改变。如燃料量的改变，不仅会影响到锅炉流量的变化，也会影响到锅炉温度的变化，以及影响到锅炉压力的变化。此时，通过DCS控制系统，可快速、直观的了解到实时运行参数，主控室的操作人员可快速调整锅炉各项运行数据以使锅炉更加稳定的运行。可见，自动化科学技术在锅炉本体领域中的应用是十分重要的。2．2自动化技术在除尘系统中的应用。燃料在锅炉中充分燃烧之后所产生的尾气通过除尘系统后会排放到空气大气中。近些年来，随着网络上“温室效应”“雾霾”等新名词的诞生，空气环境变成了我们必须面对的严重问题，自然而然，热源厂也就变成了环境管理的重中之重。因此，热源厂近些年来为响应国家环保部的号召，增添了新的除尘系统，那么自动化技术也就更多的渗透到了其中。通过除尘PLC控制系统的应用，氮氧化物、硫化物的排放达到了环保要求，环保部门实时的监控了各项排放物的数据指标。热源厂的空气排放变成了清洁排放。PLC是可编程逻辑控制器(ProgrammeLogicController)的简称，它是以嵌入式CPU为核心，配以输入、输出等模块，根据输入信号的状态，按照控制要求进行处理判断，产生控制输出的程序，主要用于顺序控制。2．3自动化技术在输煤、除渣系统中的应用。在热源厂输煤系统和除渣系统中，同样运用了自动化技术中的PLC系统。输煤皮带通过给煤机设定的给煤参数，会自动传输煤量，如若发生给煤机输煤皮带堵煤，给煤机就地控制柜就会发出堵煤报警，同时会将报警传到主控室操作站屏幕上以供操作员及时发现、处理，输煤系统中PLC程序设定给煤机也会随着堵煤报警产生而停止，进而一系列的输煤动作停止，闸板门关闭，这样就安全的保护了锅炉炉膛本体，以防止锅炉炉内结焦。热源厂除渣系统也是类似，在除渣电机的轴端有一个接近开关，接近开关接收来自于固定在电机轴上的铁杆旋转发出的脉冲信号，电机轴每转一圈时，就会给接近开关一个脉冲信号，当接近开关监测不到此脉冲信号时，就会给主控室发出断链报警，从而PLC系统会联锁除渣电机，使除渣电机停止工作，进而保护了电机，也及时地反映了现场状况。2．4自动化技术在煤筒仓的应用。在该厂，煤筒仓贮存有大量的煤，这就会产生很多危险因素。例如:贮存的煤大量长期存放，会使煤堆的温度升高，煤的氧化速度随着温度升高而加速。当温度达到煤的燃点时，煤就会发生自燃。这样，当温度、可燃气体浓度达到一定数值后，煤筒仓内的煤极易发生自燃甚至爆炸。因此，为防止事故的发生，煤筒仓内必须对储煤温度、可燃气体浓度及烟雾参数进行监测。煤筒仓监测系统包含有烟(粉)尘浓度监测系统和可燃气体探测系统。烟(粉)尘浓度监测是在煤筒仓内安装有烟尘浓度监测器，该仪器是通过连续监测、检测煤筒仓内烟气、粉尘的浓度来实时反馈预警的。可燃性气体探测器是探测煤筒仓内一氧化碳、甲烷含量的一种仪器，当一氧化碳或甲烷含量超标时，探测器会及时地将信号进行AD转换并发送给模块柜，模块柜又会将此信号传送到栈桥操作室的操作电脑上并发出报警。这样，就实时、安全的保护了煤筒仓内的存煤，避免了火灾及危险性爆炸。

3结语

可见，随着自动化科学技术的普及与发展，自动化技术渗透到了我们生活的点点滴滴之中，热源厂中的方方面面也越来越离不开自动化技术。自动化技术给热源厂节省了大量的人力、物力、财力的同时，也给我们的工作带来了很大的方便，为我们的城市净化做出了巨大贡献。

参考文献:

［1］戴先中，赵光宙．自动化学科概论［M］．北京:高等教育出版社，2006(2008重印)．

热源范文篇5

热源塔热泵夏季为高效水蒸发冷却热回收制冷机，可以向酒店免费提供卫生热水和桑拿热水；过度季节制取卫生热水时产生的冷量可供餐厅、娱乐及多功能厅空调免费利用；冬季热泵的低品位热源来自高效宽带无霜热源塔系统，可有效地保障热泵供暖及卫生热水所需要的低品位热源。

在无锅炉等辅助热源条件下，热源塔热泵经受住南方五十年一遇的冰冻期考验，室内供暖温度达到30℃，热水45℃以上。系统运行可靠维修量小，这种无需设计锅炉、水源和地埋管等辅助热源系统的热泵，初投资经济合理，室内外机械设备综合占地面积都比较小、节能效果明显，以及对周围环境影响符合国家环保标准的空调冷（热）源来源方式，值得和大家交流探讨。

关键词：热源塔；冷（热）源；热源塔热泵

1.工程概况

桐庐大酒店位于城市发展的商业中心——杭州市桐庐县城区。桐庐大酒店是按四星级酒店标准设计的集客房、餐饮、娱乐、休闲、会议、办公及商场为一体的多功能综合性项目。

2.不同冷（热）源热泵方案初投资比较

2.1混合源地源热泵冷（热）源与初投资系统性能南方地区制冷负荷大于供暖+热水负荷的20%左右，为维持地下土壤温度场的平衡，实现经济运行目的，设计采用混合源（地埋管+冷却塔）地源热泵。地下土壤源温度场可维持在16～22℃之间变化，热泵热源温度平均保持12～6℃之间变化，。热泵是以15℃热源作为供热量指标，在热源温度12～6℃条件下运行供热虽有衰减，但仍能满足2500KW供暖和热水负荷的需求量。热泵供热性能系数COP值可达3.5以上，主要是依靠昂贵造价的地源埋管系统作陪衬，才能实现单项运行经济指标的高效。

系统初投资近期原萨斯特地源埋管钻井施工队在为浏阳市一座别墅做地源埋管，岩层钻孔单井深度35米，钻机日进尺深度只有10米，井深造价超过100元/米。在大型建筑物中用地紧张，单井深度可达到80～100米，随着井深增加岩层硬度会更高，井深造价为120～200元/米之间（四川地源热泵示范工程）。采用混合源地源热泵机组及冷（热）源地源埋管系统的初投资为710.00万元左右。

2.2空气源热泵冷（热）源与初投资系统性能酷暑制冷，空气源热泵的制冷效率与室外气候有直接的关系，随室外温度的升高而降低，机组消耗功率随室外环境温度的升高而增加。空气温度35℃，出水温度7℃，空气源热泵制冷能效比EER值在2.5左右。隆冬供热，南方地区受特定地质与气候条件因素影响，成为冷暖气流对峙区“低温高湿”，空气中低品位“潜热”含量高，空气源热泵因构造缺陷，不能有效地利用低品位热源，持续期累计约50天左右（-5～2℃温度有近10天左右，2～5℃温度有近40天左右）。当空气源热泵迎面风速为2M/S时，室外空气干球温度在0～5℃，相对湿度>80%时结霜最为严重，此时平均每小时化一次霜，按现代技术不停机旁通换向化霜程序，一次化霜的时间不少于8分钟左右（包括室内反向取热）。空气源热泵在0～5℃条件下处于无霜至结满霜与半结霜状态下运行，供热性能下降35～40%；化霜减少的供热量达15～20%左右。因此，在最恶劣工况条件下空气源热泵机组的实际供热输出量，只有标准工况供热量的50%左右，供热性能系数COP平均只有1.5左右。

系统初投资冬季酒店供热需求量为2500KW，选择空气源热泵方案，容量应按实际供热能力确定为：Q=Q0.δ+RQ0为设定的标准供热量、δ为实际供热系数、R为辅助热源；

Q0=3800KWδ=0.53R=500KWQ=Q0.δ+R=3800×0.53+500=2514KW设计采用标准制冷量为3800KW空气源热泵机组加500KW辅助电加热装置，能够满足制热最不利工况下供热。根据涡旋压缩机构造不适应空气源热泵结霜后，长期处在高压差下运行，容易损坏等因素，应采用螺杆压缩机组，空气源热泵主机方案初投资为716.00万元左右。

2.3热源塔热泵冷（热）源与初投资

2.3.1热源塔热泵原理热源塔热泵定义为：夏季为高效水蒸发冷却制冷机，冬季为高效宽带无霜空气源热泵。

热泵所提升的低品位能来自热源塔，热泵必需是在较小的传热温差下运行，才能获得较高的供热性能系数，需要按热源塔实际使用工况设计热泵工况，所以定位为热源塔热泵。

热源塔热泵工作原理：由热源塔旋流风机扰动环境中“低温高湿”空气从塔体底部进入，经低温宽带换热器底部迎风面逆向流通，形成传热面与环境空气之间的显热与潜热的交换。宽带换热器将来自热泵小温差蒸发器的低温循环溶液（乙二醇稀释溶液）从宽带换热器上部进液底部出液，获得低于环境温度2～3℃的溶液作为热源塔热泵的低温位热源。

自然无霜运行期：南方冬季，环境温度为2～5℃的持续时间为40天左右，占冬季低温高湿天气85%以上，是传统窄带空气源热泵结霜率较频繁期。闭式热源塔由于设计上采用了冷库-15℃的低温宽带小温差传热技术，比传统窄带空气源热泵结霜温度下降了5～6℃，减少了85%的结霜机率。环境空气温度高于2.0℃以上时，空气相对湿度较大潜热含量高，宽带换热器在进行热交换时凝结水量大，凝结水分离系统自动排出凝结水份。

人工无霜运行期：南方冬季，环境空气温度低于1.0℃以下时的累计时间约10天左右，为防止负温度湿空气遇冷（低温宽带换热器）结霜，负温度喷淋装置根据智能控制要求，自动喷淋环保防冻溶液（选用食品行业用无毒、无腐蚀、环保的防冻液）降低换热器表面冰点，待低温期过后采用浓缩装置分离水份。

2.3.2闭式热源塔热泵应用案例与性能湖南吉首市金煌宾馆，地处湘西山区，冬季低温高湿，夏季高温酷暑。空调面积2300平方米，其中客房80间，大堂150平方米，茶艺中心95平方米。生活热水需求量15吨/日，供暖温度要求28℃。系统设计，采用“热源塔热泵冷暖空调热水三联供”系统，热泵机组设计容量，按夏季标准工况制冷量采用160KW机组二台。在厂家交货前进行标准工况制冷量测试时发现每台只有120KW/台。比原设计配置减少了160×2-120×2=80KW，相当于25%的设备容量配置。2008年南方遭受了50年一遇的－1～－4℃冰冻期，这个先天性不足的容量配置系统，经受了严峻的实际考验。标准工况制冷量为120×2=240KW的机组在低温位热源进水温度为－5℃情况下，压缩机自然衰竭要大于标准工况制冷量的25%，实际工况供热量为90×2=180KW.在冰冻期期间，由于热源塔热泵低温位热源来源稳定，无霜运行效率高满足要求，平均日输出45℃生活热水15吨，客房供暖温度达到28～33℃，大堂供暖温度达到24～26℃。热源塔热泵性能，在“低温高湿冰冻期”就闭式热源塔而言，只要保障溶液冰点浓度，在－5℃低温位热源，输出热水45℃情况下，机组的供热性能系数COP不低于3.0（实验室测试，传统干式热泵螺杆机组在给定－5℃低温位热源，输出热水52℃条件下，供热性能系数COP不低于2.6）。

系统性能热源塔热泵夏季为高效水蒸发冷却制冷机，冬季为高效宽带无霜空气源热泵。由冷热源吸收设备——闭式热源塔和低位热源提升设备——低热源热泵组成。环境空气温度高于1.5℃以上时属于无霜运行期，环境空气温度低于1.5℃以下时累计时间约10天左右，为防止零下温度湿空气遇蒸发器结霜，系统负温度防霜系统自动喷淋环保防冻溶液降低换热器表面冰点，待低温期过后采用浓缩装置分离水份，保障了热源塔热泵在最恶劣工况下0～5℃供热性能系数COP值不低于3.2.系统初投资冬季酒店供热需求量为2500KW，选择热源塔热泵方案，容量应按实际供热能力确定为：Q=Q0.δ+RQ0为设定的标准制冷量、δ为实际供热系数、R为辅助热源；

Q0=3450KWδ=0.75R=0KWQ=Q0.δ+R=3450×0.75+0=2587KW设计采用标准供热量为3450KW热泵热水机组，能够满足制热最不利工况下供热。系统应采用满液式螺杆压缩机组，热源塔热泵及冷（热）源初投资方案为445万元左右。

小结：混合源地源热泵冷（热）源与初投资710.00万元左右；空气源热泵方案初投资为716.00万元左右；热源塔热泵及冷（热）源初投资方案为445.00万元左右，是三个空调方案中最低的。

3.不同冷（热）源热泵方案能耗比较在对方案进行综合经济性比较时，首先应注意比较基准的基本一致。

应用相同设备档次、能源价格等基准条件进行比较，才能保证比较结果的科学性和合理性。对比方案全部采用满液式螺杆机组。

4.不同冷（热）源热泵方案选择与确定

4.1混合源地源热泵方案最初的设计方案是采用地下水源热泵机组，由于项目建筑红线建筑范围内，场地基础地质岩体广布，地质构造复杂，经水文地质勘测找不到足够的地下水源来作为热泵系统的冷（热）源，而地源土壤源打孔费用和机组造价高达710.00万元左右，对比热源塔热泵节能空调系统增加初投资265.35万元，年支付贷款利息为27.76万元，全年节能回报只有5.85万元左右。且本项目又处在市中心，没有足够可利用的空地打孔。因此，地下水源、地下土壤源冷（热）源方案虽然节能，没有成熟可靠的条件使用。更何况节能费用尚不能抵消增加的初投资贷款利息。

4.2空气源热泵方案在地源热泵方案被否定后，考虑采用空气源来作为来作为热泵系统的冷（热）源方案。夏季，空气源热泵的冷源来自空气冷却，空气源动力风机的噪声也会对周边环境及酒店自身产生影响，冷却效果受“高温酷暑”环境温度影响，最恶劣工况时能效比只有EER=2.5左右，比水蒸发冷却增加了近一倍的能耗。冬季，空气中低位“潜热”含量高，空气源热泵因构造缺陷不能有效地利用低位热源，结霜降低机组换热效率，而除霜既要耗能又影响连续供暖能力；当室外温度过低，会使机组保护停机不能正常工作，即使可以工作，其效率也很低，影响酒店的正常经营。而其空气源热泵螺杆机组造价高达716.00万元左右，对比热源塔热泵节能空调系统增加初投资271.65万元，年支付贷款利息为28.4万元，全年能耗对比其它节能空调系统增加71.27万元左右。

4.3热源塔热泵方案经慎重考虑科学论证后，最后提出一种介于水冷却制冷机节能与无霜空气源热泵之间的组合制冷与热泵系统。经多方面研究与网上市场调查了解到，热源塔热泵可有效地解决了地下水源热泵无水源，地源土壤源热泵造价高，传统风冷热泵夏季制冷能耗高、冬季供热翅片换热器易结霜降低换热效率、化霜耗能等问题，造成供热能耗高。热源塔热泵夏季为高效水蒸发冷却制冷机，冬季为高效宽带无霜空气源热泵，经受住南方五十年一遇的冰冻期考验，客房供暖温度达到30℃、热水45℃以上。热源塔热泵冷、暖空调和热水三联供一机三用，无需辅助热源，节能环保、高效，且初投资合理，热源塔热泵冷（热）源系统造价为445.00万元左右，与其它热泵方案对比如下：

①对比混合源地源热泵方案减少初投资265.35万元，减少年还贷利息27.76万元，能耗增加5.85万元，实际比混合源地源热泵方案年减少21.91万元的费用。

②对比空气源热泵方案减少初投资271.65万元。减少年还贷利息28.41万元，年节能耗减少71.27万元左右，实际比空气源热泵方案年减少99.68万元的费用。

5.结论

通过对不同热泵及冷（热）源系统方案进行的综合经济分析不难看出，热源塔热泵冷（热）源系统作为大中型建筑物（特别是酒店服务业）中央空调系统的冷（热）源具有明显的初投资低、节能和性能稳定优势。不受区域地质及自然环境的限制，在气候适宜的长江流域以南地区可在冬、夏过度季节共用，省去了锅炉设备、水源和地埋管等辅助冷（热）源系统，符合我国南方地理情况。一机三用，设备利用率高。

热源范文篇6

关键词：价值工程价值分析冷热源

1问题的提出

随着我国改革开放的迅速发展，空调技术日新月异，尤其是市场经济促使空调设备得到了空前的发展，各种新技术、新设备层出不穷。具体到空调冷热源系统，各种型式的电制冷机组、溴化锂吸收式机组、热泵机组、蓄冷设备等，品种繁多，各有特色。设计人员在决定制冷站冷热源方案时，有了更多选择余地。但雾里看花，何种方案技术经济性最优，让人日感困惑。各设备厂家力争市场，在推销自己的产品的同时，也提供一些产品技术经济比较资料，但往往是各持一端，仅可参考，不足为据。采用价值分析的方法，客观、全面、直观地综合评价各种方案的技术经济性，以辅助设计人员及用户决策，显然是很有益处的。

2价值工程原理

价值工程，是运用集体智慧和有组织的活动，着重对产品进行功能分析，使之以最低的成本，可靠地实现产品必要的功能，从而提高产品价值的一套科学的技术经济分析方案。这里的价值(V)是功能(F)和实现这一功能所耗费的成本(C)的比值，即V=F/C。

设计方案及依据这一方案建成的工程可以看成一种产品，它有自己的功能和成本。可以对其进行功能分析和成本分析，不同的方案达到的功能和造价各不相同，何种方案价值最高，即具有最佳的功(功能)价(造价)比，可以利用价值工程进行判断。

对空调制冷站冷热源方案进行功能分析、成本分析，计算不同方案的价值指数(Vi)，取其最大值为最佳方案，正是本文用以优化及抉择冷热源方案的方法。以下以一具体工程实例来论述这一方法。

该实例为长沙某工程制冷站，要求供冷量2326kW，供热量1395kW。现对如下3种方案进行价值分析，以确定最佳方案：

方案1：采用风冷热泵机组。

方案2：采用水冷离心式冷水机组供冷，燃油热水机组供热。

方案3：采用溴化锂直燃机。

3功能分析及功能指数的计算

功能是对象能够满足某种要求的一种属性。就冷热源方案进行功能分析，其功能可大致归纳为：①使用安全、可靠(即安全、可靠地提供满足工程要求的冷量、热量)。②机房面积省(即方案中设备所占面积节省)。③运行费用低。④使用寿命长。⑤便于维护管理。⑥环保效果好。

显然上述6种功能，其重要性不可相提并论，于是引出一功能重要度系数(fi)的概念，即各功能对总功能指数影响的权重。本文对fi值的确定采用4分制一对一比较打分法，两功能相比较，重要的一方可得3～4分，另一方则得1～0分；两功能重要性相当，则各得2分。各功能累计得分为si，功能重要度系数，计算结果见表1。

表1功能重要度系数(fi)计算(4分制)功能

一对一比较打分

累计得分

si

功能重要

度系数

fi

使用安

全可靠

机房面

积省

运行费

用低

使用寿

命长

便于维

护管理

环保效

果好

使用安全可靠

-

3

3

3

3

3

15

0.250

机房面积省

1

-

3

3

3

3

13

0.217

运行费用低

1

1

-

3

3

3

11

0.183

使用寿命长

1

1

1

-

3

3

9

0.150

便于维护管理

1

1

1

1

-

3

7

0.117

环保效果好

1

1

1

1

1

-

5

0.083

总计

60

1.000

各功能评分(ti)采用10分制。某方案该项功能最佳得分10分，其余两方案对比该方案打分。例如：功能“运行费用低”一项，先计算3方案每kW冷量运行费用(取电价：0.81元/kWh，油价：2.20元/kg)，得方案1：0.51元/kW；方案2：0.41元/kW；方案3：0.47元/kW。则方案2得10分，方案1得分为(0.41/0.51×10=)8分，方案3为9分。

某方案累计功能得分Ti=fiti，功能评价系数，计算结果见表2。限于篇幅，其它各功能打分原则不再细述。

表2功能得分与功能评价系数(Fi)计算(10分制)评价对象

各功能及其重要度系数

功能

累计得分

Ti

功能

评价系数

Fi

使用安

全可靠

机房面

积省

运行费

用低

使用寿

命长

便于维

护管理

环保效

果好

0.250

0.217

0.183

0.150

0.117

0.083

评分/得分

评分/得分

评分/得分

评分/得分

评分/得分

评分/得分

方案1

10/2.500

10/2.170

8/1.464

10/1.500

10/1.170

10/0.830

9.634

0.41

方案2

10/2.500

2/0.434

10/1.830

10/1.500

7/0.819

8/0.664

7.746

0.30

方案3

10/2.500

3/0.651

9/1.647

8/1.200

7/0.890

7/0.581

7.469

0.29

4成本分析及成本指数计算

各方案成本Bi=主要设备费+变配电设备费。

3种方案的主要设备见表3～5。变配电设备费计算中，取单价为830元/kVA，功率因数为0.85。

表3方案1主要设备设备名称

主要技术参数

单价/万元/台

台数

总价/万元

功率/kW

风冷热泵

机组

Q=1257kW

194

2

388

364.7×2

冷冻水泵

L=200m3/h

H=32m

1.58

2

4.74

30×2

合计

392.74

789.4

表4方案2主要设备设备名称

主要技术参数

单价/万元/台

台数

总价/万元

功率/kW

离心式水冷

冷水机组

Q=1225kW

108

2

216

239×2

冷冻水泵

L=200m3/h

H=32m

1.58

3

4.74

30×2

冷却塔

Δt=5℃

L=300m3/h

9.45

2

18.90

7.5×2

冷却水泵

L=320m3/h

H=24m

2.16

3

6.48

37×2

燃油热水机组

Q=1395.6kW

34.6

1

3

(耗油132kg/h)

供油装置

油箱1m3

油罐10m3

1套

15

冷却水系统

管道、配件

5

合计

310.72

627

表5方案3主要设备设备名称

主要技术参数

单价/万元/台

台数

总价/万元

功率/kW

溴化锂直燃

机

Q=1163kW

149.3

2

298.6

11.4×2

(耗油88kg/h×2)

冷冻水泵

L=200m3/h

H=32m

1.58

3

4.74

30×2

冷却塔

Δt=6℃

L=350m3/h

13.29

2

26.58

11×2

冷却水泵

L=352m3/h

H=28m

2.31

3

6.93

45×2

供油装置

油箱1m3

油罐15m3

1套

15

储液罐

6

冷却水系统

管道、配件

5

合计

372.85

194.8

各方案成本Bi和成本指数Ci计算结果见表6。成本指数

表6成本Bi和成本指数Ci计算主要设备费

/万元

变配电设备

费/万元

合计

(Bi)/万元

成本指数

Ci

方案1

392.74

77.08

469.82

0.38

方案2

310.72

61.22

371.94

0.30

方案3

372.85

19.02

391.87

0.32

5价值指数Vi计算及方案评价

各方案价值指数计算结果见表7。价值指数。

表7价值指数计算计算项目

功能指数Fi

成本指数Ci

价值指数Vi

方案1

0.41

0.38

1.08

方案2

0.30

0.30

1.00

方案3

0.29

0.32

0.91

从表7看出，V1>V2>V3，可认为最佳方案为方案1。

6结论

①价值分析用于方案评价，全面、直观，其优越性显而易见。

②功能分析、成本分析所列各项，应力求全面，避免错漏。

③价值分析时费用项与功能项可互换。例如：运行费用低一项，本文列为功能项，如能准确算出全年运行费用，考虑一定年限折现，打入成本项，则更为合理。

④价值分析须群策群力，运用集体智慧，以使各项参数更准确。

⑤应用价值分析应坚持具体问题具体分析的原则。本文对3种方案的分析结果，没有普遍性，方案的功能指数、成本指数因时因地因工程而异，但价值分析的方法却普遍适用。

7参考文献

1谭浩邦，杨明.新编价值工程.

2逯胜利.两功能溴化锂吸收式直燃机与电动压缩式冷水机组的经济性分析比较.暖通空调，1997，27(增刊).

3龙惟定.上海地区几种空调冷热源的比较研究.暖通空调，1996，26(5).

4陶新伟.某娱乐中心冷冻站设计方案技术经济比较.暖通空调，1996，26(5).

热源范文篇7

针对集中供热网，尤其是多热源环形网提出了可及性分析的概念，建立了相应的数学模型并探讨了用混合遗传算法求解的方法。通过所编制的相应软件对国内几个大型集中供热网的分析研究结果表明，在环形网上合理地装配和调节阀门，有利于改善系统的工况，充分利用管网的输送能力，提高运行的经济性。给出一个具体的算例。

关键词：集中供热网络可及性遗传算法

Abstract

Presentstheconceptofaccessibilityanalysisforheatingnetworksespeciallyforthemulti-heatsourcesandmulti-loopssystem,describesamathematicalmodelfortheanalysisanditssolutionbasedonamixedgenericalgorithm.Withasoftwaredevelopedinthebasisofthealgorithmsuchanalysesofseverallargeheatingnetworksrevealsthatproperinstallationandregulationofvalvesinthepipeworkisconducivetoimprovementoftheoperationconditionsandutilizationofthedeliverability.Givesanexampleofusingtheprocedure.

Keywords：districtheating，network，accessibility，genericalgorithm

1引言

集中供热与传统的分散供热相比，具有减少环境污染、节约能源等优点。因此，在我国获得了广泛的应用。集中供热网作为连接所有用户和热源的桥梁，担负着输送和分配热量的任务。集中供热管网的投资非常可观，由于许多热网辐射半径很大，其动力消耗也占有很大的比重，因此对它的研究具有非常重要的意义。

近年来，为了提高系统运行的可靠性、经济性及灵活性，一些城市纷纷建立了多热源环形网的供热格局。但由于运行管理水平相对较低，对多热源的协调运行缺乏了解，对环形网的运行认识不足，在运行时却不得不将各热源"解裂"，甚至将各环切断，采用"环状管网，枝状运行"的模式，没有充分发挥系统的能力。目前国内已有少数地方采用了环状运行的模式，也看到了环状运行在提高管网的输送能力、改善系统的水力工况方面的好处。但往往简单地认为将干管上所有的阀门打开即可得到最佳的工况，对特定的系统到底应该如何运行缺乏研究，对于实际的运行工况也不能做到"心中有数"，没有系统的理论指导，因此对于环形网的认识也必然是片面的、不准确的。

实际上，正是多热源环形网的不断推广应用，使得对于集中供热网的可及性研究显得更为迫切。不同于模拟问题，可及性分析是指在给定的用户流量的情况下，分析管网能否达到该流量分布，以及应该如何达到。对于环形管网，就是要分析干管上阀门应该如何配置和调节，才能达到最优运行工况，从而满足各用户的要求，而且运行泵耗最小。

本文首次提出了可及性分析的概念。文中将集中供热网分为枝状网、多热源、环形网几个部分，分别进行研究，探讨了数学模型的建立以及具体的分析方法。可及性分析对管网的设计，改造、扩容以及实际的运行调度都有重要的指导意义，文中最后针对我国东北的一个热网进行了具体分析。

2集中供热网的数学描述

为便于说明问题，同时也为了减小问题的规模，我们将集中供热分为供水干管、回水干管以及热源与用户三个部分。对于串联系统的管网以及其它特殊管网，可在此基础上另行分析。

供回水干管系统的特点是，它与热源及用户相连的节点都是源或汇，其进、出流量即为相应用户或热源的流量。下面以供水侧管网为例进行讨论。

根据基尔霍夫定律可以得到以下关系式：

AG=Q（1）

ATPd=S|G|G+Zd-Hp（2）

其中A为关联矩阵，若该管网的节点数为N+1，支路数为B，则A为N×B维的矩阵，各元素按下式规定：

当支路bj与节点ni相关联，且其方向离开ni

当支路bj与节点ni相关联，且其方向指向ni

当支路bj与节点ni不相关联，

G=（G1，G2，……GB）T，为各支路的流量向量，Q=（Q1，Q2，……QN）T为各节点的流量向量，入流为正，出流为负。

Pd=（Pd<sup>1，Pd2，……PdN）T

Zd=（Zd1，Zd2，……ZdN）T

分别是各节点相对于参考节点的压力差和高差向量，若已知参考节点的压力和高度，由此就可确定各节点的压力和高度。

HP为各支路的水泵扬程向量，可以认为第i支路的水泵扬程Hpi=ai+biGi+ciGi2。若该支路没有水泵，则Hdi=0

S=diag(S1,S2,…,SB)

|G|=diag(|G1|,|G2|,…,|GB|)

若将所有支路分为树支和链支两个部分，则式（1）可转化为

G1=A1-1Q-A1-1A2G2（3）

其中，A=（A1A2），A1，A2分别是树支矩阵和链支矩阵，G1，G2分别是树支流量向量和链支流量向量。

由式（3）可以看出，只有链支流量向量是独立变量。

对于可及性问题，根据各用户的流量要求可以确定Q向量，若为枝状管网，则没有链支，可以证明A矩阵为方阵，并且是可逆的，支路流量向量可由下式表出：G=A-1Q。若为多环管网，则环的个数即为链支流量向量的维数，所有支路的流量由该链支流量向量唯一确定。

回水侧管网同样满足以上各式。

3枝状网的分析方法

可及性分析与模拟分析问题不同，它是在已知各用户流量分配要求的情况下，分析系统能否满足这一要求，若能满足，应该如何运行、调节才最省能。分别考察供、回水侧干管管网，根据第2节中的基本方程程可以得出：

各支路的流量为：

G=A-1Q（4）

各节点与参才节点的压力之差为：

Pd=（A-1）T（S|G|G+Zd-Hp）(5)

若参考节点的压力为p0，则各节点的压力为

P=Pd+p0l（6）

其中l为单位向量。

3．1单热源枝状网

一简单单热源管网及其供、回水侧管网网络图如图1所示。

图1某一单热源枝状网示意图及供、回水侧的干管网络图

当水泵已选定，且转速已定时，根据总循环水量，可以确定主循环泵的扬程Hp0，假定泵入口为定压点，压力Hr0为，则供、回水干管网络参考点压力可以确定。

供水侧p0=ps0=pr0+Hp0

回水侧p0=pr0

代入式（4）～（6）即可求得供、回水侧各节点的压力psi，pri，各用户的资用压头等于供、回水侧对应节点的压力之差：Δpi=pis-pir。若Δpi≥Δpin（Δpin为用户所需压头）对所有用户皆成立，我们就说该网络对于该工况是可及的，否则，可据此找到最不利的用户，进而确定解决的方案，如局部管段加粗、添加用户加压泵等。

若主循环泵未选定，可及性分析就转化为确定主循环泵所需用的最小扬程。此时回水侧面参考节点压力仍为p0=pr0，代入式（4）～（6）即可求得回水侧面各节点的压力pri，若各用户要求压力为Δpin，可得到供水侧面各用户节点所需最小压力plsi=pir+Δpin。另外，供水侧各节点压力可以表达为主循环泵扬程的Hp0函数。

Ps=（A-1）T（S|G|G）+l(pr0+Hp0)(7)

要使pis≥plsi对所有供水侧用户节点都成立，可以得到满足以上所有不等式的主循环泵最小扬程

（8）

3．2多热源枝状网

若采用多热源并网运行，其定压点也只能是一个，假定定压点在第1个热源的循环泵入口处，压力为p0r。

第1个热源的水泵已定，因其扬程H1p已定时，依照3.1我们可以得到供、回水侧参考点的压力，进而可以计算出各节点的压力pis、pir。考察其它热源循环泵，若pjs-pjr>Hjp(Hjp为j个热源循环泵扬程，j≥2)，表明第j个热源的循环泵扬程偏小，系统不可及，需作调整；若某一热源处，pjs-pjr>Hjp,则可调整串在水泵所在支路的阀门或调节该水泵的转速，从而达到系统特定的工况。这时，如果不作调整，显然该热源的流量将会比设定的流量大，导致各热源出力的均衡。

对于各用户的考察与3.1所述完全一致，在此不再赘述。

4环形网的分析方法

4．1环形网可及性分析数学模型的建立

这里所说的"环"针对供、回水干管而言的。以供水侧干管网络为例，若网络的节点数为N+1，支路数为B，则环的个数为B-N。可采用"破圈法"等确定B-N个链支支路，剩下的N个支路形成"树"。此时，树支流量与链支流量有如下关系

G1=A1-1Q-A1-1A2G2（3）

参照式（5），干管上的各点压力可表示为

Pd=（A-1）T（S1|G1|G1+Zd1-Hp1）(9)

对各链支支路，有

A2TPd=S2|G2|G2+Zd2-Hp2

亦即

A2T（A-1）T（S1|G1|G1+Zd1-Hp1）=S2|G2|G2+Zd2-Hp2(10)

式（10）即构成了环路平衡方程。

对于环形网，我们可以得到几个重要的结论。下面结合图2进行说明。

结论1当管网结构、参数不变且干管上阀门等调节部件不作调整时，则要实现对各用户及热源的特定流量分配，干管上流量是唯一的。

由式（3）可以看出网络中只有G2的流量是独立的，独立变量共B-N个，而环路平衡方程组程的个数是相等的，方程组封闭，可以证明该方程组的解是唯一的。从该式同时可以看出，改变环网干管参数，将使环网上管路的流量分配发生变化，但同样可以满足各用户和热源的特定流量要求。

结论2对某一确定的热源、用户流量分配，适当关小环上干管的阀门，可以提高/降低部分节点的压力。

如图2所示，假设干管阀门全开时的汇交点在4，则若在3-4支路上设阀门，关小后由于1-2-3支路上通过的流量减小，导致R1，R2节点的压力升高，同时由于1-5-4支路和上的流量增加，R3，R4的压力将会降低。

图2某一单环供热网的供水侧面干管网络结构

由此可以看出，对于环形网对应特定的用户流量分配要求，可以通过适当地调整环上部分干管支路的阀门来改变各节点的压力分布，从而有可能提高部分用户的资用压头，达到提高管网输送能力和节能的目的。如何装配和调节干管上的阀门成为环形网可及性分析要的主要问题。

结论3当用户及热源要求的流量不变，且要实现同一种G2，即使得干管上的流量分配固定不变时，对于供（回）水侧面管网，阀门安装在环上与汇交点（分流点）相连的支路最有利，并且每个环上最多只需调节一个阀门。

实际上，为达到某一特定的干管流量分配，环路上的阀门可以安装在环上的不同位置，而且也可以安装不止一个阀门。例如图2中将阀门安装在1-2或2-3支路上都可以，但安装在1-2支路上将使R1，R2的压力也降低，安装在2-3支路将使R2的压力降低。进一步可以证明，若采用上述结论中的方式安装和调节阀门得到的各用户节点压力为p0i，采用其它方式加阀得到的各用户节点压力为pi，则

对供水侧干管网络，p0i≥pi

对回水侧干管网络，p0i≤pi

对所有用户均成立。也就是说采用此种安装和调节方式得到的各用户资用压力头最大，因而是最有利的。

以上3个结论是进行环形网可及性分析的基础。根据以上结论，在求解时就可以首先假定G2，根据式（3），（10）和以上结论确定环上阀门安装位置及阀门阻力，进而就可确定各节点的压力。可及性分析的目标，就是要求解网上剩余压头最小的用户的最大剩余压头值为多少，从而可以判断系统是否可及，或确定各循环泵的最小扬程。若各用户所需的资用压头为Δp0n，则该最优化问题可表述为

，对供水侧干管网络

，对回水侧干管网络

约束条件为

G1=A1-1Q-A1-1A2G2

A2T（A-1）T（S1|G1|G1+Zd1-Hp1）=S2|G2|G2+Zd2-Hp2

4．2环形网可及性分析的具体算法

通过4.1的分析，很自然地可以确定解决的基本思路（以供水侧干管网络为例）：

①首先确定链支支路，假定一组链支支路的流量为G2；

②根据式（3）计算出全部管段的流量G，根据其方向确定各环的水力汇交点；

③根据式（10）和结论3确定各环上要安装的阀门位置及要满足G2阀门应有的阻力；

④根据③的结果修正S1，然后由式（9）计算出各节点的压力；

⑤计算目标函数值；

⑥若目标最优，此过程结束，否则根据一定的规则修正G2，返回②。

该问题是一复杂的非线性最优化问题，若采用一般的直接搜索方法，由于问题的复杂度较高，收敛的速度非常慢，效率很低，更重要的是由于通常的非线性最优化方法都是单点搜索算法，容易陷入局部最优解，而难以得到全局最优的解。为此，本文采用效果较好的混合遗传算法来解。

遗传算法是一种利用随机化技术来指导对一个被编码的参数空间进行高效搜索的方法，相对其他优化算法，遗传算法具有简单通用、鲁棒性很强的优点，可以对问题空间进行全局的搜索，它的5个基本要素即参数编码、初始群体的设定、适应度函数的设计、遗传操作设计以及控制参数的设计，构成了遗传算法的核心内容。但遗传算法也有其不足之处，概要地说就是全局搜索能力有余而局部搜索能力不足，特别是当快接近总是的最优解时搜索的速度明显放慢。笔者为此一方面通过在搜索过程中不断调整控制参数来弥补，另一方面在搜索的后期引进直接搜索的方法，在遗传算法的最优结果的基础上作局部的微调，最终达到全局最优。这样就形成了一种混合遗传算法，较好地利用了两种方法的长处。

在编码一采用了0-1机制，将各环的水力汇交点（分流点）位置和流量分配比作为未知变量进行编码。

基于以上分析，编制了相应的应用软件，该软件可以对各种供热网络（包括枝状网、环形网及多热源并网运行的管网等）进行可及性分析。该软件采用图形化的用户界面，界面友好，操作简便，结果形象、直观。下面级出一个具体算例。

图3是东北某集中供热网的拓扑结构图。随着供热负荷的增大以及对系统可靠性等方面的要求，该热网在原来单热源枝状网的基础上已发展成为两热源二环管网。全网运行方式为质调节，各热力站为间边换热站。根据用户负荷和热源情况确定用户总流量为5900t/h。其中热源1负担4900t/h，热源2负担1000t/h。各热力站需资用压力头5m，各热源内部压降为10m。热源1的循环水泵在设计流量下的扬程为77m，热源2水泵扬程为55m。现在的问题是，对于该热网，若采用现有水泵，系统能否满足各用户的流量要求，若能满足，应该如何调节？

图3东北某集中供热网拓扑结构示意图

现利用可及性分析方法来处理这个问题。由于供加水侧完全对称，我们可以只分析供水侧，由此即可推及回水侧的对应结果。供水侧共2个环，大环有37个节点，汇交点位置用6位二进制数表示；小环有22个节点，用5位二进制数表示；每个环上的汇交点流量分配比用6位二进制数表示。这样问题染色体的长度为6+5+6+6=23。需要注意的是，汇交点位置的编码有冗余，通常的处理方法是将冗余的基因作为致死基因（即适应度函数值为0）。但大量冗余的存在将严重影响遗传算法的有效应用。为此，将冗余部分进行重新映射，若汇交点位置编码为n位，某一冗余编码值为α，则认为该编码对应的值为α－2n-1，这样处理就保证了冗余编码除最高位外都是有效的。

确定群体规模为64，初始群体在随机制基础上产生，若随机产生的染色体适值大小0，则吸收它为初始个体。在设计适应度函数时，需要考虑到除主热源外其它热源能够提供的压头。可以将其作为惩罚项加到相就原函数中去，转化为对无约束问题的求解。

遗传算法采用保留最优值的VCGA方法，选择操作采用适应度比例选择策略。交叉操作采用单点交叉，变异操作为单点置换。选择概率取0.8，变异概率起始时取0.001，以后逐渐加大至0.0088。

限定遗传操作热行到第120代时终止，转为对最优个体的局部最优直接搜索，在遗传算法最优结果的基础上进行局部微调，最终得到用户最小剩余压头可以达到3.28m，目标值大于0，因此系统是可及的。剩余压头最小的用户为V。对应参数如下：

环编号水力汇交点位置流量分配比阀门所在支路对应支路的流量阀门阻力Sv

1B0AB0+∞

2M1MN0+∞

对应该工况热源2循环水泵的扬程需达到41m，因此原有的循环水泵完全可以满足要求。

若将干管上阀门全部打开，环状运行，则其中的两个汇交点为E，L，剩余压头最小的用户仍为V，其值为-6.09m，目标值小于0，系统是不可及的。

由上可见，单纯考察系统的水力工况，不能简单是判定环状运行和枝状运行孰优孰劣，而应针对特定的系统进行深入的分析。分析表明，在环上干管的合理位置装配和调节阀门有利于系统工况的改善。以上述两个工况为例，若采用国内现在通常采用的将环上阀门全部打开的方式运行，系统是不可及的，可是通过进行可及性分析，在AB和MN支路上安装阀门并将其全关后系统却是可及的。如果热源循环泵采用变速泵，则为满足同样的用户、热源流量要求，进行可及性分析后主循环泵的扬程可以下调6.09+3.28=9.37m，节能效果也是非常显著的。

其实这是在直观上也是可以解释的。如图3阀门全开时，大环的汇交点在L，用户V处在一个较长的分支上，是最不利用户。当MN上装阀且关断时，热源1下面的分支通过的流量变小，因此该分支上各节点的压力都上升，由这段环上引出的用户V的压力也随之上升，因此V的资用压头变大。当然，在这同时热源1上面的分支各点的压力将会因管段流量的增大而减小，与之相连的各用户的资用压头将减小。但由于全开时这些用户的剩余压头很大，即使因MN切断而使得资用压头减小，仍比用户V的资用压头大，实际上AB管段上阀门的关断对提高这些用户的资用压头也是有益的。这样，从整个系统而言，虽然用户资用压头有升有降，但网上最不利用户的工况却大大改善了。在环上装阀实际上就通过控制环上各管段的流量、流向从而使各用户在额定流量下的资用压头趋于均匀，从而达到改善工况的目的。

6结语

随着多热源环形网在国内集中供热领域的不断发展，必须建立相应的理论分析方法。本文通过引入可及性分析的要领以及遗传算法中其中的应用，为网络水力况的分析提供了一个有力的工具，为集中供热网的设计、改造及运行调节奠定了必要的基础。

当然，本文只是对集中供热系统可及性分析的初步研究，由于实际系统是形形色色的，对于多泵系统以及采用变频泵调节方式的系统必须进一步结合经济性进行分析，可及性的研究必须进一步深入和完善。对于空调水系统，随着大型系统的不断涌现，系统复杂程度的提高以及VWV的应用。也需要探讨可及性分析在这些系统中的应用；对于空调通风系统，随着环形风道以及VAV的应用，系统的工况也更加复杂，将可及性分析方法应用其中，对于系统的设计与运行分析，对于确定合理的控制方案都会收到较好的效果。

7参考文献

1陈兆祥，蔡启林，线性规划法在热网初调方案中的应用，清华大学学报（自然科学版），1989，29（s2）。

2倪安林，李榕，许群和，给水管网几种常用平差方法的定量比较，给水排水，1989，（6）：17-21。

3HollandJH.AdaptioninNaturalandArtificialSystems.UniversityofMichiganPress.1975.

热源范文篇8

1.12010年前建造的游泳馆，作为热能使用的能源主要有：燃气（油、煤）锅炉、电锅炉（电加热器）、市政蒸汽等。由于市政蒸汽供热局限性较大，而电锅炉对整个项目的电容量要求太高，所以这两个热源一般运用很少。这类能源的最大问题是能耗高、运行成本高；环境污染大；室内湿度大、环境差，对装修腐蚀严重，往往3~5年就产生巨额的二次装修改造费用。

1.22010年后建造的游泳馆，随着技术不断发展和国家对新能源的进一步开发利用，热源以前的，更多的泳馆开始采用空气源热泵、太阳能、地源热泵等，泳馆专用除湿热回收空调也被广泛使用，但大多数游泳还主要是一种或二种的组合，节能效果还不够完善。

1.3以上几个能源的对比如下

1.3.1燃气锅炉。燃烧天然气提供热量稳定性好，效率高相对来说不太经济，运行费用较高。

1.3.2空气源热泵。与空气进行换热提供热量。用少量电源提供大量热量，能效比高，节能效果明显。能效比受周围空气温度的影响较大。

1.3.3太阳能。吸收太阳光照射的热量。绿色能源，节能，运行费用低。受光照影响较大，使用有区域限制.

1.3.4地源热泵。与地下土壤或地下水换热提供热量。具有空气源热泵的优点，同时比其供热的稳定性高很多。对热平衡的要求很高，不太适用于单体泳馆这种高耗热量低耗冷量的建筑，同时对土壤环境有一定影响。

1.3.5泳池除湿热泵。回收空气中热量给池水或空气加热。回收热量，降低泳馆能耗，有效降低运行费用，只是热量的回收利用，不能作为独立热源单独供泳馆使用，需要其他热源辅助。各种热源都有自身的优缺点，那么怎样通过几种热源的组合使用，使各热源之间优劣互补，达到既能保证泳馆稳定运行，又能最大程度降低运行费用的目的，就是目前游泳馆节能控制的重点。

2“碧浪科技”在泳馆节能技术与新能源的应用

江苏碧浪水科技有限公司专业从事游泳馆节能机电设备的工程，集设计、生产、施工为一体，近几年结合自身设计施工特长，运用到实际工程中，在行业内最早将“水处理”+“除湿热回收”+“地采暖”+“热水锅炉”+“空气源热水”或“太阳能热水”的组合热源系统配置应用到游泳馆机电设备系统中，一步解决游泳馆水体恒温、空气调节、除湿热回收、淋浴热水、组合能源等技术工作。根据春夏秋冬季节来分别组合使用，从而达到全年节能、泳馆不亏、多盈利的目的。

2.1系统组合基本概念

2.2系统工艺流程图及简要说明

2.2.1水处理+除湿热回收系统工艺流程图

2.2.2组合热源系统工艺流程图（热水锅炉/空气源热泵/太阳能）

“江苏碧浪”结合各个系统各自的优缺点，在不同的季节各系统进行转换，将每一个系统的特点扬长避短。

3实际案例分析

无锡某游泳馆为独立建筑，泳池池水面积50×21=1050m2，设计平均水深1.5m设计水量1540m3，设计水温27±1℃。泳池池厅面积为1650m2，池厅有效高度6.9m，总有效体积约11500m3，建筑屋顶采用钢网架保温顶结构，建筑墙体围护。

3.1设计参数及热源设备选型

根据规范要求，本工程池水温度设定为27℃，室内空气温度取29℃，泳池水设计初次加热时间为48h。根据无锡地区气象资料，游泳馆四季运行模式持续时间及参数见表2。根据《游泳池给水排水技术规程CJJ-2008》计算，维持泳馆日常运行的热功率见表3。综合上述数据可知：泳馆的最大耗热量初次加热为733kW，日常用热为751kW，取两者大的751kW作为泳馆的设计热负荷。本工程最终选用两台300kW燃气热水锅炉，六台20HP空气源热泵，23套SLL4715-50-D/H太阳能真空管集热器作为热源。系统运行操作说明：（1）夏季运行时，20HP空气源热泵供热量为95kW（已考虑热效率），6台空气源热泵系统设计时考虑分组，恒温热量由空气源热泵分组完成，淋浴热水由太阳能提供，除湿热泵开启夏季模式，除湿及为泳馆提供空气制冷负荷，锅炉系统停用。（2）春秋季运行时，当采用通风除湿时（50%时间），由四台空气源热泵给泳池水恒温，两台空气源热泵和太阳能供淋浴用水；当采用除湿热泵除湿时（50%时间），由两台空气源热泵给泳池水恒温，两台空气源热泵和太阳能供淋浴用水，两台备用，除湿热泵提供除湿及空气温度热负荷，锅炉在特殊日期（连续阴雨模式）提供备热负荷作为后备设备。（3）冬季运行时，两台燃气锅炉供池水恒温、地暖供热及空气辅助加热负荷，六台空气源热泵供淋浴热水，太阳能在光照好时对淋浴进行补充。（4）初次加热运行时，二台锅炉满足池水初次加热的需要。

3.2泳馆运行费用分析（能耗部分）

泳馆常年运行，每春秋季度有两天对场馆进行检修清洗消毒，两天对池水进行加热，做营业准备，其余时间正常运行。锅炉热水系统换热效率按92%计算，燃气热值按8500KCA/Nm3计算，每立方售价以2.9元/Nm3计，电费按0.81元/度计。现按季节进行如下的运行费用分析：（1）初次加热春秋季空气源热泵提供457kW费用约：8000.00元夏季冬季不产生。（2）水体恒温及空气温度维护①春秋：50%时间采用通风除湿工况时泳池恒温费用约100000.00元50%时间采用冷凝除湿工况时泳池恒温费用约35000.00元。②夏季：2台空气源热泵提供初夏水体恒温费用约：38000.00元；后续由除湿热泵回收热量提供恒温。③冬季：由锅炉提供所有热量，天气好时空气源热泵可辅助一部分，费用约366000.00元。（3）淋浴系统①春秋季：先由太阳能提供，热量不足时2台空气源热泵提供，费用约38000.00元。②夏季：全部由太阳能提供，无补充加热运行费用。③冬季：由锅炉提供所有热量，天气好时太阳能为水箱提供部分热量，费用48000.00元。（4）小计：春季：181000.00元，夏季：38000.00元，秋季：181000.00元，冬季：414000.00元。（5）全年热负荷费用合计：181000.00+38000.00+181000.00+414000.00=814000.00。

3.3与常规单一热源运行对比

如果泳馆采用单一燃气热水锅炉作为热源，需要两台600kW的燃气热水锅炉，经计算，全年的运行费用约为1150000.00元，与本工程采用组合型热源相比运行费用要多336000.00元。单一燃气热水锅炉系统总造价约80~100万元，组合型热源系统总造价约150万元，造价要高50~70万元，但是节约的运行费用在2~2.5年左右就可以完全回收这部分的造价，而设备的运行年限都在15年以上，省下的运行费用相当可观。

4结论

热源范文篇9

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

热源范文篇10

关键词：液体除湿空调系统余热利用实验性能分析

2003年国家电网公司公布的电力市场分析报告指出，华东电网、南方电网、华中电网空调制冷负荷比重均已超过了30%，开发研究新型节能、节电的空调系统显得非常紧迫。液体除湿空调系统以低值热源为供能能源，所需的热源温度可在80℃左右，不仅可以利用工业余热和废热，也可利用包括太阳能等可再生的清洁能源；而且，液体除湿空调系统中能量以化学能的形式蓄存，蓄能潜力很大，比冰这常用的蓄能材料的蓄能能力高3~5倍。因此，液体除湿空调系统越来越受到专业技术人员的重视。

近年来，国内外学者对液体除湿空调的性能做了大量的研究，取得了许多有价值的成果，但主要局限于理论模型研究、数值模拟和单体除湿器、再生器的性能分析，如H.M.Factor、P.Gandhidasan等人对液体除湿的传热传质进行数值研究[1][2]，Öberg等人建立除湿塔、再生塔实验台，来研究影响单体设备工况的因素[3]，较少涉及整体液体除湿空调系统的实际运行性能。本文以实际的整体液体除湿空调系统为对象，用以理论与实验结合的方法调整液体除湿空调系统的运行参数，使系统稳定运行，研究液体除湿空调系统在稳定工况下的实际运行特性。

1液体除湿空调系统实验装置

液体除湿空调系统是由除湿器、蒸发冷却器、溶液冷却器、溶液加热器、再生器、集热器及蓄能水箱等组成，其系统原理图见图1。被处理空气（新风或空调室内回风）在除湿器1内与液体除湿剂进行热质交换，被处理空气中的水蒸气被液体除湿剂吸收后成为干燥的空气，然后进入蒸发冷却器2，经历等焓加湿过程，随空气含湿量增加，空气的干球温度降低，达到空调所需的送风温度状态。同时，除湿剂溶液也进行包括吸湿和再生两个循环过程。吸湿时，溶液泵5输送的高浓度除湿剂溶液，经冷却器3降温后进入除湿器1，低温高浓度除湿剂溶液表面的水蒸气分压小于被处理空气的水蒸气分压，除湿剂溶液就从空气吸收水蒸气，使空气干燥，完成除湿过程；除湿剂溶液吸收水蒸气后，变为稀溶液，为使吸湿过程延续，除湿剂溶液需再生。再生时，稀溶液由溶液泵5送入溶液加热器6，经加热后进入再生器7，在再生器内加热的溶液与外界环境空气接触，此时除湿剂溶液表面的水蒸气分压大于再生空气的水蒸气分压，引入的环境空气将除湿剂稀溶液蒸发出来的水蒸气带走，实现除湿剂溶液的浓缩再生。

1.除湿器2.蒸发冷却器3.溶液冷却器4.集液器5.溶液泵6.溶液加热器

7.再生器8.太阳能集热器9.蓄能水箱

图1液体除湿空调系统原理图

2实验研究方案及方法

2.1实验系统结构

按图1所示的系统搭建实验装置，除湿器和再生器采用相同的结构形式，采用填料塔结构，填料为不锈钢规整材料，填料的比表面积350m2/m3，填料的平均当量直径0.01m，填料高度1.0m。

蒸发冷却器的截面尺寸0.09m2，湿膜的平均当量直径0.01m，湿膜长度0.15m，湿膜的比表面积350m2/m3。

溶液冷却器的冷却换热量在0~12kW范围内可调，溶液加热器的加热量在0~18kW之间可调。

2.2实验研究方案

根据除湿器和再生器单体实验的结果分析得到除湿器和再生器的优化运行参数，除湿器运行时的基本参数值是，溶液的入口温度30℃、入口浓度40%、入口流量900L/h，处理空气的入口温度35℃，入口湿度20g/kgDA，入口流量400m3/h。再生器运行时的基本参数值是，溶液的入口温度60℃、入口浓度40%、入口流量320L/h，再生空气的入口温度为26℃、入口湿度15g/kgDA。然后以整个液体除湿空调系统为实验对象，参照单体设备的实验结果，选择合适的工作参数，待系统进入稳定运行，测定空调系统运行参数，研究溶液浓度、热源温度与供冷量、能耗之间的相互关系。

根据实验方案要求，测量内容主要有：环境空气温度、湿度，冷却水进出水温度，进出除湿器和再生器空气的温度、湿度、流量，溶液参数测量，进出除湿器和再生器溶液的温度、流量、浓度等；能耗参数测量，溶液加热量、冷却量，风机、溶液泵的功耗等。

温度测点共15点，用0.3mm的T型热电偶作测温元件。温度测点包括温度和湿度测点。温度测点有环境空气温度、进出除湿器和再生器空气的温度、进出除湿器和再生器溶液的温度、集液器内溶液的温度、溶液冷却器进出冷却水温度、溶液加热器进出水温度。湿度采用测各点的湿球温度，结合该点的干球温度，换算出含湿量，有环境空气湿度、进出除湿器和再生器空气的湿度等。

空气流量采用毕托管与微压差计测量，根据各点空气气流的动压，换算出空气流速及管道内空气的流量。水和溶液流量采用转子流量计测量。浓度的测量采用先测溶液的密度，然后根据溶液的浓度与密度对照表，查出溶液浓度。

采用美国HUIPO公司的数据采集仪采集温度、流量等参数，用三相电测量表测量电量参数，浓度和空气动压测量采用非电信号测试手动输入。实验数据采集管理和数据处理的程序编制软件采用VB编写，通讯通道采用计算机的COM口，所有数据在计算机界面上显示并被保存在数据库内。

3实验数据与分析

液体除湿空调系统实验的目的是测试系统在稳定运行时，系统匹配的工况参数，来分析溶液浓度、热源温度与供冷量以及能耗之间的相互关系。在实验过程中，以稳定冷量的方法进行实验，即首先调节并稳定除湿、加湿部分的工况，实现送风状态的稳定，然后调节再生器的入口工况，如再生温度、再生溶液流量等参数，使除湿器与再生器实现浓度变化的平衡。浓度变化是否平衡，用检测除湿侧与再生侧单位时间内的传质量是否平衡来确定。

经80℃的热水加热的再生溶液，在以上所得出的优化的参数条件下工作，经过调节，溶液温度稳定在61℃左右，此时除湿量差在零附近波动，除湿与再生基本达到湿平衡，系统运行达到稳定。本实验系统处于稳定状态时，系统的参数值为：空气的入口温度：35℃；空气的入口湿度：20g/kgDA；除湿空气流量：386m3/h；再生空气流量：360m3/h；溶液的除湿温度温度：30℃；溶液的浓度：40%；溶液的除湿流量：950L/h；溶液的再生流量为300L/h左右，加湿水温度：15℃。稳定工况测定的部分实验参数的变化曲线见图2至图5。

从图2可见，通过调节再生溶液温度和再生溶液流量，大致经过30分钟，系统的除湿量和再生空气带走水蒸气量达到平衡。在该时间段，再生溶液的温度变化正好和除湿与再生绝对湿度的差值变化趋势相反，从图3可见，开始时热源温度较高，再生溶液温度上升，再生效果增强，再生空气带走水蒸气量增多，溶液浓度增大，将有利于除湿；同时，集液箱内的溶液温度上升，除湿器溶液入口温度也跟着上升，溶液除湿效果受到影响。综合溶液浓度增加有利于除湿和除湿溶液温度上升削弱除湿两方面的因素，当空气入口湿度20g/kgDA，要求经等焓加湿降温后温度为20℃时，从图4和图5可以发现，在系统调整时，开始加热量加大，冷却量增加，但除湿量，即制冷量，变化不大，反而系统的热力系数受到影响。因此，从实验的结果可见，在一定的处理空气入口湿度和经等焓加湿后其空气要求温度条件下，对一个液体除湿空调系统来说，有一个合适的热源加热量和一个最佳的再生溶液温度。

由实验值可见，当热源温度在80℃的条件下，再生溶液的入口温度稳定在61℃，其它入口参数基本稳定在设定工况，系统运行稳定；送风温度（即加湿后空气温度）为20℃左右，满足空调系统使用要求；系统在20℃送风温度条件下，当热源的加热量稳定在7.5kW时，可制取冷量在5kW左右，热力系数在0.6上下波动；再生空气带走大量的溶液热量，该系统的水冷却量仅是制冷量的1.3倍，在6.5kW左右，与其他的利用热源驱动的制冷方式，冷却量也较明显的减少。

图2除湿与再生绝对湿度变化差

图3部分参数测试值的变化

图4热力系数的变化（kW/kW）

图5加热量、制冷量和冷却量的变化

由实验的结果可见，液体除湿空调系统在系统达到稳定运行时，除湿器和再生器的除湿溶液循环量并不是1:1的，在本实验条件下除湿器和再生器的除湿溶液循环量3:1左右时，系统趋于稳定，当驱动热源发生变化或送风温度的限定条件不同，达到稳定的除湿器和再生器的除湿溶液循环量比也会不同；该系统驱动热源在80℃的条件下，制冷的热力系数在0.6上下，有较好的热力性能；这种空调系统用80℃左右的驱动热源是低品位热源，一般的工业废热、余热，太阳能等可再生能源均可作为驱动热源，因此，只要有一般废热、工业余热、地热、太阳能等可再生能源的场所都可以推广应用，节能空间巨大。

4结论

a．液体除湿空调系统在合适的参数下工作，空调的送风温度可达20℃，该温度基本满足一般舒适性空调送风温度的要求。因此液体除湿空调从送风状态而言，具有应用的可行性。

b．液体除湿空调系统在80℃的热源温度条件下，能提供空调系统所需的送风温度和制冷量，有较好除湿空调系统的系统热力性能，在类似的用低温热源驱动的空调系统中处于较高水平。

c．液体除湿空调系统的驱动热源是低品位热源，只要有一般废热、工业余热、地热、太阳能等可再生能源的场所都可以推广应用，应用前景广阔，节能空间巨大。

参考文献

1.H.M.FactorandGershonGrossman.Apackedbeddehumidifier/regeneratorforsolarairconditioningwithliquiddesiccants.SolarEnergy,1980:541-550.