节能金具选择方案（通用3篇）
节能金具选择方案 篇1
1 前言
凝结水泵作为火电厂凝结水系统的重要动力设备, 其传统运行方式采用工频运行, 除氧器水位通过改变凝结水泵出口调门的开度来控制, 调门存在较大节流损失, 而且当机组参与调峰, 带部分负荷时, 凝结水泵仍以额定转速运行, 偏离经济运行工况, 电能浪费严重。大唐鲁北发电有限责任公司1、2号机组汽轮机为北京汽轮机有限责任公司生产的亚临界一次中间再热、三缸双排汽、凝汽式汽轮机, 该类型机组设计热耗率验收工况每小时凝结水流量648t, 铭牌工况每小时凝结水流量701t, 阀门全开工况每小时凝结水流量701t。该机组配置两台上海上泵 (集团) 有限公司生产的6级立式筒袋式离心凝结水泵, 一运一备, 在系统除担负将凝汽器回收的冷凝水送回除氧器外, 正常运行中还向减温减压供热装置提供减温水, 向辅汽提供减温水。从设计选型来看, 凝结水泵流量选择明显偏大。
2 凝泵变频改造方案
变频原理是保持电机的磁极对数p和转速差s不变, 通过改变电源频率f来该改变电机的转速, 从而满足泵与风机经济运行的需要。泵与风机变速调节的流量、扬程 (全压) 、功率的变化可以近似地理解为流量与转速成正比, 扬程 (全压) 与转速平方成正比, 功率与转速三次方成正比。泵或风机的工作点取决于泵 (风机) 和管道的阻力特性, 要保持系统的经济运行必须降低管系阻力和保持泵 (风机) 合理的扬程 (压头) 。离心泵串联同直径、同叶形、同转速的叶轮对介质的做功相同, 即扬程相等。那么减少1级叶轮, 多级离心泵的扬程将降低1/N, 轴功率减小1/N。
2.1 方案一加装变频器
方案一为加装一拖二自动工频/手动变频器。机组运行中保持泵转速不低于1100rpm/min, 即泵的扬程不低于155m。在机组A、B凝结水泵动力电源回路中加装一台1000k W一拖二6.3k V高压变频器。对逻辑控制系统进行修改, 达到调阀前压力不低于2MPa的情况下, 变频调节除氧器水位, 当调阀前压力低于2MPa时, 通过除氧器水位调节阀参与凝结水压力调节。通过技术改造后降低凝结水泵耗电率, 提高电厂上网电量, 改造后厂用电率可以降低约5/10000, 年节电约93×104k W·h, 折合标煤约307t, 减排二氧化碳约800t。根据预算, 项目总投资86万元。电厂年平均含税上网电价0.397万元/万千瓦时, 测算电厂不含税节电收益约31万元, 静态投资回收期33个月。
2.2 方案二拆除凝泵富裕叶轮
方案二为拆除凝泵富裕叶轮, 降低泵出力。机组运行中依然采用凝泵工频运行, 除氧器水位调节阀控制除氧器水位。由试验得知, 流量每小时860m3时, 凝泵扬程283m, 得出拆除一级动叶轮技术上是可行的。具体实施步骤为对机组两台凝结水泵进行大修, 同时拆除最后一级动叶轮, 配置对应间距套, 泵的静叶轮及水泵本体部分保持原状。通过技术改造降低凝结水泵耗电率, 提高电厂上网电量, 厂用电率可以降低约5/10000, 年节电约83×104k W·h, 折合标煤约276t, 减排二氧化碳719t。预算投资23万元。电厂年平均含税上网电价0.397万元/万千瓦时, , 测算电厂不含税节电收益约28万元, 静态投资回收期10个月。
2.3 方案三拆除一级动叶轮, 同时加装变频器, 并另设供热减温水系统
方案三为拆除一级动叶轮, 同时加装变频器, 并另设供热减温水系统。此方案不需考虑变频调节时供热减温水压力的限制, 但为保证凝泵工作转速不低于1100 rpm/min, 需要核算系统所需扬程是否低于131m。在机组A、B凝结水泵动力电源回路中加装一台700k W一拖二6.3k V的高压变频器。拆除凝泵的最后一级动叶轮。另单独建设供热减温水系统。利用机组进行检修的机会, 对机组两台凝结水泵进行大修, 同时拆除最后一级动叶轮, 配置对应间距套, 泵的静叶轮及水泵本体部分保持原状。建设新的供热减温水系统, 安装三台多级离心减温水泵, 从凝汽器补水箱取水。同时对逻辑控制系统进行修改, 调阀全开, 在泵转速不低于1100rpm/min情况下, 利用变频调节除氧器水位;当转速达到1100rpm/min时, 除氧器水位调节阀参与除氧器水位调节。通过技术改造, 降低凝结水泵耗电率, 提高电厂上网电量, 厂用电率可以降低约14/10000, 年节电约245×104k W·h, 折合标煤约811t, 减排二氧化碳约2110t。预算投资117万元, 测算年不含税节电收益83万元, 静态投资回收期17个月。
3 凝泵改造方案比较选择
方案一采用了相对较成熟的变频调速技术, 改造原理相对较简单, 但受到供热减温水压力的限制, 在泵允许处理范围内, 除氧器水位调整阀均需节流, 会产生附加节流损失约60m。方案一年节能量307.68tce, 节电率16.41%, 静态投资回收期33个月, 在三个方案中静态投资回收期最长;方案二采用了离心泵串联的工作原理, 通过拆除水泵富裕叶轮, 降低泵处理, 此方案最为简单可行, 且投资最少, 静态回收期也相对最短, 但水泵改造后只能定速运行, 低负荷下节流损失大, 节电率只有14.75%, 年节能量276tce;方案三综合应用了方案一、二的技术, 结合新建减温水泵站, 解决了减温水压力和水泵最低工作转速的限制, 年节能量811tce;节电率43.28%, 三方案中最高, 静态投资回收期17个月。综合比较投入产出比, 方案三能够达到节能最大化效果。
4 节能效果分析
4.1 试验方案
凝结水泵及系统按方案三进行了改造, 改造后分别对大唐鲁北发电有限责任公司在机组负荷330MW、300 MW、270 MW、240MW、210 MW、180 MW、165 MW运行时进行了试验。每个工况试验时间持续约1h, 试验期间保持机组负荷稳定, 系统均匀补水, 除氧器水位调整阀尽量保持最大允许开度, 凝结水泵再循环门关闭。机组负荷240 MW及以下, 为保持凝结水精处理内压力不低于1.2 MPa (设备厂家要求) , 除氧器水位主调阀节流控制凝结水压力。为与工频运行工况对比, 按照试验方案增加了165 MW凝泵工频运行工况。
4.2 试验数据分析
通过试验得出, 凝结水系统改造后, 变频运行每小时最少可以节电174 k W·h, 最多可以节电335 k W·h, 平均节电276 k W·h。与凝泵工频运行相比, 节电率最小为21.25%, 最大为49.48%, 平均为38.17%, 可以看出改造后节电效果明显。
变频工况下, 凝结水流量小于530t/h后, 凝结水系统耗电明显上升, 除氧器水位调节阀开度低于38%, 系统节流损失增大, 凝泵电机输出功率增大。当除氧器水位调节阀全开时, 试验最大流量时阀门阻力仅0.18 MPa, 而当凝结水流量小于582t/h, 为了保持凝结水精处理压力, 除氧器水位调节阀节流损失已大于0.36MPa。在凝结水流量582t/h, 电动机约比调阀全开多输出功率35k W。当前供热量小, 减温水泵输出功率在40k W左右, 随供热量变化不大。
5 结语
通过对凝结水泵及其系统进行改造后, 能够有效降低厂用电率, 节电效果明显, 从大唐鲁北发电有限责任公司改造经验可以看出, 改造后的系统完全可以满足机组安全运行需要, 节电效果非常明显。每小时最少可以节电174 k W·h, 最多可以节电335k W·h, 平均节电276 k W·h, 节电率最小21.25%, 最大49.48%, 平均38.17%。当凝结水流量低于582t/h, 用除氧器水位调节阀节流维持精处理压力, 对系统经济运行有一定影响, 应注意凝结水压力的压红线控制, 尽量保持除氧器水位调节阀的最大开度。
摘要：介绍了大唐鲁北发电有限责任公司凝结水泵节能改造方案, 并对三种方案进行了经济分析对比, 最终选择了变频技术、拆除叶轮及系统优化的最优组合方案, 通过实施效果验证, 综合改造方案节能效果良好, 具有较好的示范效果。
关键词：凝结水泵,节能,方案,分析
参考文献
[1]石志辉.300MW机组凝结水泵变频改造技术方案及节能分析[J].
[2]李遵基.变频控制原理及应用.北京:华北电力大学出版社, 2001.
[3]李海涛.600MW机组凝结水泵一拖二变频改造的设计与实现.自动化博览.
基于焓湿图的建筑节能方案选择 篇2
传统的建筑设计主要包括项目前期的策划、方案概念设计、方案初步设计、详细设计。据调查,概念设计阶段对整个建筑的影响程度是最大的。而在传统的方案概念设计阶段很少涉及到节能方案的选择,这对建筑节能产生很大的负面影响。建筑师在概念设计阶段就应该基于当地的气候条件进行分析并有针对性地采取适当的主、被动式采暖、空调策略,这样不仅能降低建筑运行成本,还能为用户营造舒适高效的生活和工作环境。
2 研究方法
Ecotect软件是Square One公司开发的辅助生态设计软件[1],该软件用于建筑方案概念设计阶段的光、热、声环境分析和经济分析,其中热环境分析对于建筑节能设计具有很大的帮助。建筑热环境离不开气象条件,软件可以根据某地的气象数据,在焓湿图上画出室内温湿度的分布,可以估算出方案概念设计的节能效果。焓湿图中的舒适区域是由空气的温度、相对湿度、气流速度和周围环境的辐射温度决定的,所以这些参数的某些组合在焓湿图中会形成大多数人认为舒适的区域,该区域就是焓湿图中的舒适区[2]。Ecotect的气象数据分析模块根据某地气象数据,在焓湿图上分析不同节能方案舒适区域的变化,以选出最佳的节能设计方案。建筑方案概念设计阶段通常假定环境的辐射温度和气流速度是定值,所以利用焓湿图上的温湿度就可以分析建筑的热舒适性。
焓湿图中横坐标是气温,纵坐标是绝对湿度,倾斜的虚曲线表示的是相对湿度,自下而上为0%~100%。焓湿图中浅黄色的点代表的是全年逐时的温湿度状态点,随气象数据变化,蓝色区域内为舒适区。
本文以南京地区的某建筑概念设计为例,气象数据采用清华大学和中国气象局合作开发的“中国建筑热环境分析专用气象数据集”中发布的南京地区的全年气象数据[3]。通过分析不同方案舒适区域的百分数来优化节能设计。舒适区域的百分数是舒适区域面积与全年逐时的温湿度状态点所在区域面积的比值。
3 研究内容
3.1 设计方案
利用以上方法,对5种备选方案进行分析。方案名称见表1,在基准设计方案中,没有采取任何的被动式采暖、空调策略。
被动式太阳能取暖包括了直接获取、通过保温墙和通过太阳房三种方式。它们共同的特点都是力求最大限度地引入太阳辐射得热并将这些热量储存在建筑的围护结构中[4]。
自然通风不消耗机械动力,是一种经济的通风方式。它通过各种建筑手段引导和优化气流流动来达到洁净室内空气、降温和除湿的效果[5]。
增强围护结构的蓄热性是指在围护结构上采用蓄热系数比较大的材料,这样可以使室内空气温度变化更平稳。
直接蒸发式降温是指通过水分蒸发直接降低室内温度,但在降温的同时也会增加室内湿度,这一方法比较适合于高温干燥的环境。
3.2 不同方案下舒适区域百分数的比较分析
利用Ecotect软件,对以上5种方案的全年热舒适区域百分比进行了计算,图2是5种方案的舒适区域百分比在12个月的分布。从图中可以看出:
1)在自然条件下,冬季12月—1月—2月和夏季7月—8月的热舒适百分比很小,因此,仅靠建筑围护结构和被动的采暖通风方式不能保证夏季和冬季的热舒适。在南京地区,夏季和冬季需要采用主动的空调和采暖方式提高建筑的热舒适性。
2)采取被动式太阳能取暖以后,在4月份舒适区域的比例增加最大。所以使用适当的被动式策略能够提高过渡季节焓湿图中的舒适区域,从而减少过渡季节的采暖能耗。
3)在过渡季节和夏季,采取自然通风对于增加焓湿图中的舒适区域效果非常明显,在9月份,舒适区域能够增加40%。
4)在过渡季节,增强围护结构蓄热能力也能够增加焓湿图中的舒适区域,从而减少空调、采暖的时间,降低建筑能耗。
5)在南京地区采用直接蒸发降温对增加舒适区域的效果不是很明显。因为南京地区终年湿度比较大,所以利用水分直接蒸发来降温的效果一般。
4 结论
概念设计阶段是建筑节能的重要环节,在概念设计阶段就应该筛选适合于当地气候的节能方案,利用Ecoteck软件,可以完成概念设计阶段的节能方案选择。
通过南京地区几种节能方案的比较,采用被动式太阳能取暖、自然通风和增强围护结构的蓄热性被动式节能设计,可以提高室内空气的舒适度,降低建筑能耗,但不宜采用直接蒸发降温。
摘要：借助辅助生态软件Ecotect的可视化气象数据分析功能,利用焓湿图上的热舒适区域百分比对节能设计方案进行分析。在原始设计方案的基础上采用被动式太阳能取暖、自然通风、增强围护结构蓄热能力和直接蒸发降温等节能方案后,分析了焓湿图中热舒适区域变化,结果表明该方法可以进行建筑概念设计阶段的建筑节能方案的设计。
关键词：热舒适区,焓湿图,建筑节能
参考文献
[1]Square One公司,Ecotect软件5.50版,www.ecotect.com.2006.
[2]ASHRAE ANSI/ASHRAE55-1992;Thermal environmen-tal conditions for human occupant.Atlanta:American Society ofHeating,Refrigerating and Air Conditioning Engineers.Inc.1992.
[3]中国气象局,清华大学.中国建筑热环境分析专用气象数据集〔M〕.北京:中国建筑工业出版社,2005.
[4]云朋译.Ecotect建筑环境设计教程〔M〕.北京:中国建筑工业出版社,2007:(169).
节能金具选择方案 篇3
随着社会的发展和科学技术的进步, 国家城市化的程度也越来越高。根据我国的地理位置与气候特点, 大多数的建筑都需要进行通风、供热以及空调系统的设计, 这样势必会带来更多的建筑能耗。在整个建筑能耗中, 暖通空调系统和热水系统所占比例为40%~60%。热泵技术是利用低温可再生能源的有效技术之一, 可以解决暖通空调的能源问题以及附加的环境问题。在国内, 热泵空调系统越来越受到人们的青睐, 但是合理的选择低位热源是系统节能效果的关键。
1. 热泵空调系统节能性概述
1.1 热泵空调系统的概念
空调系统中选用热泵时, 则称其为热泵空调系统 (如下图) 。该系统用能遵循能级提升的用能原则, 与常规空调相比, 避免了其用能的单向性 (热源消耗高位能向建筑物内提供低温热量向环境排放废物) 。
1.2 热泵空调的节能性
热泵空调系统使用大量的低温再生能替代常规空调系统中的高位能, 利用热泵技术将贮存在地下 (土壤、地下水) 、地上 (地表水、空气中的太阳能) 的一系列自然能源, 以及人们生活生产中所排放出的废热, 用于建筑物的热水供应及采暖。常规空调系统大多数是分别设置热源和冷源, 而热泵空调系统则是热源和冷源合二为一, 节省了设备的投资。其次, 该系统在夏季可实现供冷, 在冬季供暖时通过对低位热源的利用也有效地节省了能源。对于建筑物存在内区的情况, 即同时供冷和供热, 可以合理采用热泵空调系统 (水环热泵空调系统) 对建筑物内的余热进行回收, 从而达到节能的目的。
2. 热泵空调系统低位热源的选择
2.1 低位热源及分类
低位热源通常为热泵吸取热量的物体, 大多数情况下低位热源是没有利用价值的, 不能直接当作能源使用, 但是通过热泵技术可将其转化为可以利用的再生高位热源, 提供低温热水 (45~60℃) 。低位热源可以分为两类:一类是存在于自然界温度较低的能源—自然能源, 比如空气、井水、河水、海水、土壤、太阳能等;另一类则是生活和生产的排热热源, 如生活排水及排气、生产废热、建筑内余热等。
2.2 低位热源的选择
在设计热泵空调系统时, 由于地理位置、气候特点、建筑使用功能的差异, 热泵低位热源的选择也就不尽相同, 而不同的低位热源对系统的节能性影响很大, 因此正确合理的选择低位热源显得十分重要。
(1) 空气源。我国幅员辽阔, 气候涵盖热带、温带、寒带, 东西南北的气候条件相差很大。如在北方地区, 由于冬季室外空气温度很低 (平均温度0℃以下) , 若选空气作为低位热源, 可能会出现换热器表面结霜的现象, 增加设备运行费用, 同时空气源热泵的制热系数下降, 压缩机能耗增加, 造成高品位电能的浪费。一般情况下, 以空气源作为低位热源的热泵空调系统在南方地区应用较多。
(2) 水源。水源包括地下水、地表水、生活生产废水。一般在沿海城市以及靠近周边有大型工厂的城市建筑利用较多, 冬季, 水作为一种自然热源, 可以反复利用, 从中提取热量仅需消耗一些机械动力, 可以实现有效节能。但是在以水作为低位热源时必须考虑:确保水源不受污染, 不对地质构成灾害。如采用井水作为热泵空调系统的低位热源时, 必须要用到“井水回灌”, 把使用过的井水回灌到原水层中, 从而防止地面沉降。另外, 选用水作为热泵空调系统的低位热源时, 其空调系统必须靠近水源, 并且对水质也要有要求, 防止其腐蚀管道。
(3) 土壤源。土壤全年的温度波动很小, 在一定深度范围内, 其温度变化也相对稳定。但是不同的地区, 其土壤性质有很大不同, 热导率必然也不同, 并且土壤的热导率很小, 传热特性差, 通常会使埋地盘管面积很大, 占地面积很大, 增大投资。所以设计土壤源热泵空调系统时要因地制宜。比如合理利用浅层土层的地温能作为低温热源, 将有效地做到节能和经济性的统一。
(4) 太阳能。显然, 太阳能是地球上最大的天然能源, 并且无穷尽、无污染, 可直接利用, 只需消耗一些动力设备进行能量转换, 节能优势显著, 其作为低位热源的利用一直是当下研究的热点。但是在设计太阳能热泵空调系统时应注意:由于太阳能的间断性, 太阳能空调系统应设蓄热装置或增设辅助热源, 必要时应考虑和其它热泵系统结合起来使用, 从而提高年运行率和节能效益。
3. 热泵空调系统应用前景的分析
3.1 不同低温热源热泵空调系统比较
与空气源热泵相比, 土壤源热泵空调系统并不需要风机, 噪声小。同时埋地盘管也不需要除霜, 节省了除霜损失, 提高了土壤热泵空调的可靠性。与水源热泵空调系统相比, 也不会出现地面沉降。其次是太阳能热泵空调系统, 由于其安装以及作为低温热源较易获取、洁净, 因此相比于其他热泵空调形式较优。
3.2 热泵空调系统的应用前景
通过前面的论述可知, 热泵空调系统的节能效果已被国内外空调界的研究人员所重视。在我国, 关于埋地管换热器传热特性以及土壤性质的研究, 以提高土壤低位热源能量的利用率, 将使土壤源热泵空调系统得到广泛的应用。其次, 对太阳能集热器以及蓄热装置的改进也将加大太阳能热泵空调系统利用的普及率。可以预见, 一些可再生的清洁能源 (浅层地热能) 的热泵技术理所当然也会受到人们的关注。
4. 结论
热泵空调系统的应用对建筑的节能性有重大意义, 不同的低位热源将很大程度的影响其节能效果, 合理的利用浅层土壤的低温能、建筑内部的余热以及太阳能将一直是热泵空调系统的研究热点和方向。
摘要：热泵是一种利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的节能装置, 已在热泵空调系统中得到广泛的应用。当空调系统中选用热泵时, 则系统为热泵空调系统, 与常规空调系统相比, 其更具有节能效果和环保效益。本文通过对热泵空调系统在节能性上的优势与对低位热源选择方案的探讨, 分析热泵空调系统的应用前景。
关键词：热泵空调系统,节能,低位热源,选择,应用前景
参考文献
[1]姚杨, 马最良, 姜益强等.水环热泵空调系统设计 (第二版) 化学工业出版社, 2011.3
[2]姚杨, 马最良等.暖通空调热泵技术.中国建筑工业出版社, 2011.8
[3]陈万仁, 王保东等.热泵与中央空调节能技术, 化学工业出版社, 2010.5
[4]赵军, 戴传山.地源热泵技术与建筑节能应用, 中国建筑工业出版社, 2007.9