冷/热源的选择

2024-06-16

冷/热源的选择（精选3篇）

冷/热源的选择篇1

前言

近年来, 天然冷热源的利用越来越引起暖通空调工作者的关注。暖通空调中利用天然冷 (热) 源, 是解决暖通空调节能和环保问题的重要途径之一, 是暖通空调可持续发展的保证。

1太阳能

众所周知, 太阳能是无穷无尽的、无公害的干净能源。也是21世纪以后人类可期待的最有希望的能源。我国地域辽阔, 年日照时间大于2000小时的地区占全国面积的三分之二, 处于太阳能较有利的区域内。根据全国700个气象台站长期实测积累的数据资料表明, 我国各地太阳能年辐射总量大约在334.9～837.4KJ/cm2a (80～200Kcal/cm2a) 之间。但是, 应注意太阳能是稀薄的能源。太阳能在地球表面的密度极低。例如:上海地区, 夏季晴天中午时刻的太阳能密度低于1KW/m2, 冬季的强度更低, 而且受天气阴晴和昼夜的影响。因此为利用太阳能带来一定的困难。

在太阳能利用系统中, 最具有实用性的系统有:

1.1太阳能供热。目前, 利用太阳能供暖, 一种是将建筑物或特殊建筑构件作为收集器, 另一种是用平板集热器收集太阳能。例如麻省理工学院4号太阳房 (图1) 。该系统运行实测结果, 平均收集效率为40.8%, 太阳能贡献为11163 KW/h, 约占58.8%。

1.2太阳能热泵供暖。图2绘出太阳能加热泵的供暖系统。这样, 可在10℃～20℃低温下集热, 再由热泵装置进行升温, 生产出30℃～50℃热水, 作为风机盘管的热媒, 向室内供暖。

2冷却塔供冷技术

冷却塔供冷技术, 又称免费供冷, 是一种节能降耗的系统形式。将在我国空调节能中起积极的作用, 作为一种天然冷源在我国的应用将会有广阔的前景。

目前, 国内新建和以经建成的开敞式现代办公楼中的空调方式多采用风机盘管加新风系统。这些建筑物的内区往往要求空调系统全年供冷。而在过渡季节或冬季, 当室外空气焓值低于室内空气设计焓值时又无法用加大新风来提供免费。对此, 应该利用冷却塔技术提供免费供冷。通过水系统来利用自然冷源。当室外空气湿球温度低到某个值以下时, 关闭冷水机组, 以流经冷却塔的循环冷却水直接或间接向空调系统供冷, 提供建筑物空调所需要的冷负荷。众所周知, 在空调系统中, 冷水机组的能耗占有极高的比例, 如果冷却塔供冷系统可以少开或不开冷水机组, 其节能效果将会是显著的。

3全新风运行

充分利用室外空气的自然冷却能力是空调设计中要十分注意的问题。为此, 空调设计中要尽量采用双风机系统, 过渡季可以充分利用大量室外新风, 冷水机组运行时间可以大大减少, 室内空气品质又可大为改善。特别对北方地区更为有利。对于大型商场等公共建筑在过渡季和冬季室外气温不太低时全新风运行。在夏季也可以利用夜间较低室外温度实现全新风送、排风, 可以排除室内污浊的空气, 促使维护结构降温蓄冷。

4蒸发冷却技术

蒸发冷却就是靠水的蒸发吸热效应来冷却空气。蒸发冷却有两种形式:

4.1直接蒸发冷却, 直接蒸发冷却是指空气与循环水直接接触而对空气进行冷却。空气经直接蒸发冷却, 其温度降低, 但含湿量增加。目前常用的直接蒸发冷却的设备有淋水室和淋水填料层两大类。

4.2间接蒸发冷却, 间接蒸发冷却是利用水的蒸发通过表面式换热器对空气进行冷却。空气经间接蒸发冷却, 其温度下降, 含湿量不变。这样大大拓宽了蒸发冷却的应用范围。将直接蒸发冷却与间接蒸发冷却相结合, 在干热地区, 甚至非干热地区都可以避免使用冷水机组, 而向空调系统提供冷冻水。

早在20世纪60年代初A.A.果果林等在前苏联中央空调研究所开始了有关蒸发冷却的基础研究, 开发了直接蒸发式窗式空调器和卧式空调器直接蒸发冷却单元, 并商业化, 广泛的利用于中亚地区。原苏联建筑法规 (CHUN2.04.05-86) 第五章供冷中明确规定:当利用直接蒸发冷却或间接蒸发冷却装置不能保证室内规定的空气参数时, 应设置冷却空气用的天然冷源或人工冷源的供冷系统。

20世纪80年代后, 蒸发冷却技术开始引起我国空调工作者的注意。哈尔滨工业大学、同济大学、北京工业大学、天津大学等院校, 一些科研院所和专业厂家开始蒸发冷却设备的研究和开发。哈尔滨空气调节机厂开发了卧式空调机淋水填料式蒸发冷却单元定型产品。但推广不够。

4地表水、深井水的利用

4.1深井水的利用, 一般情况下, 埋藏于50米的深井水可常年维持在该地区平均温度左右, 是一种理想的天然冷源。但要保护深井水的水量和品质。如采用回灌技术, 即冬灌夏用, 夏灌冬用。

4.2地表水的利用, 地表水丰富的地区, 利用地表水作空调系统的冷热源。即作为水源热泵的低位热源和冷却水用。例如, 武汉地区, 有长江、东湖等地表水, 均是水源热泵的良好低位热源, 也作冷却水用 (直流系统) 以减轻城市热岛效应。

5结论

根据“可持续发展”的要求, 节能和环保是当前重要的课题。利用天然冷热源, 减少能量的消耗, 保护生态环境十分重要。空调冷热源的设计中, 应优先考虑天然的冷热源。如太阳能、蒸发冷却技术、冷却塔供冷技术、全新风运行、地表水、夜间自然供冷等。

参考文献

[1]陆亚俊, 马最良, 庞志庆.制冷技术与应用[M].北京:中国建筑工业出版社, 1992.

[2]胡鸣明.国外地源热泵的发展与设计方法[J].四川制冷, 1999.

[3]戴永庆, 郑玉清.溴化锂吸收式制冷机[M].北京:国防工业出版社, 1980.

冷/热源的选择篇2

前言

1 太阳能

众所周知, 太阳能是无穷无尽的、无公害的干净能源。也是21世纪以后人类可期待的最有希望的能源。我国地域辽阔, 年日照时间大于2000小时的地区占全国面积的三分之二, 处于太阳能较有利的区域内。根据全国700个气象台站长期实测积累的数据资料表明, 我国各地太阳能年辐射总量大约在334.9～837.4KJ/cm2a (80～200Kcal/cm2a) 之间。但是, 应注意太阳能是稀薄的能源。太阳能在地球表面的密度极低。例如:上海地区, 夏季晴天中午时刻的太阳能密度低于1 KW/m2, 冬季的强度更低, 而且受天气阴晴和昼夜的影响。因此为利用太阳能带来一定的困难。

在太阳能利用系统中, 最具有实用性的系统有:

1.1 太阳能供热。

目前, 利用太阳能供暖, 一种是将建筑物或特殊建筑构件作为收集器, 另一种是用平板集热器收集太阳能。例如麻省理工学院4号太阳房 (图1) 。该系统运行实测结果, 平均收集效率为40.8%, 太阳能贡献为11163 KW/h, 约占58.8%。

1.2 太阳能热泵供暖。

图2绘出太阳能加热泵的供暖系统。这样, 可在10℃～20℃低温下集热, 再由热泵装置进行升温, 生产出30℃～50℃热水, 作为风机盘管的热媒, 向室内供暖。

2 冷却塔供冷技术

冷却塔供冷技术, 又称免费供冷, 是一种节能降耗的系统形式。将在我国空调节能中起积极的作用, 作为一种天然冷源在我国的应用将会有广阔的前景。

3 全新风运行

4 蒸发冷却技术

蒸发冷却就是靠水的蒸发吸热效应来冷却空气。蒸发冷却有两种形式:

4.1 直接蒸发冷却, 直接蒸发冷却是指空气与循环水直接接触而对空气进行冷却。空气经直接蒸发冷却, 其温度降低, 但含湿量增加。目前常用的直接蒸发冷却的设备有淋水室和淋水填料层两大类。

4.2 间接蒸发冷却, 间接蒸发冷却是利用水的蒸发通过表面式换热器对空气进行冷却。空气经间接蒸发冷却, 其温度下降, 含湿量不变。这样大大拓宽了蒸发冷却的应用范围。将直接蒸发冷却与间接蒸发冷却相结合, 在干热地区, 甚至非干热地区都可以避免使用冷水机组, 而向空调系统提供冷冻水。

早在20世纪60年代初A.A.果果林等在前苏联中央空调研究所开始了有关蒸发冷却的基础研究, 开发了直接蒸发式窗式空调器和卧式空调器直接蒸发冷却单元, 并商业化, 广泛的利用于中亚地区。苏联建筑法规 (CHUN2.04.05-86) 第五章供冷中明确规定:当利用直接蒸发冷却或间接蒸发冷却装置不能保证室内规定的空气参数时, 应设置冷却空气用的天然冷源或人工冷源的供冷系统。

5 地表水、深井水的利用

5.1 深井水的利用, 一般情况下, 埋藏于50米的深井水可常年维持在该地区平均温度左右, 是一种理想的天然冷源。但要保护深井水的水量和品质。如采用回灌技术, 即冬灌夏用, 夏灌冬用。

5.2 地表水的利用, 地表水丰富的地区, 利用地表水作空调系统的冷热源。即作为水源热泵的低位热源和冷却水用。例如, 武汉地区, 有长江、东湖等地表水, 均是水源热泵的良好低位热源, 也作冷却水用 (直流系统) 以减轻城市热岛效应。

结束语

参考文献

[1]陆亚俊, 马最良, 庞志庆.制冷技术与应用[M].北京:中国建筑工业出版社, 1992.

[2]胡鸣明.国外地源热泵的发展与设计方法[J].四川制冷, 1999.

夏季热源选择方案可行性分析篇3

沈阳市某酒店大厦每年冬季采暖结束后, 4～10月洗衣房和生活热水两个系统仍需要使用蒸汽供热。到目前为止, 每年夏季均由大厦自备2台WNS8-1.25-YQ燃油蒸汽锅炉供气。由于燃油价格偏高, 每年夏季仅燃油费一项就高达110余万元。因现有燃油锅炉额定蒸发量远远大于夏季蒸汽的实际使用量, 并且供汽系统过于庞大, 热损耗过高, 造成能源大量浪费。根据实际检测, 蒸汽使用量仅为锅炉产汽量的65%。仅此一项每天燃油费多支出2000元, 每年夏季多支出30余万元。

目前, 燃烧技术不断发展, 燃料结构逐渐多样化, 可供选择燃料种类日益增多, 如电锅炉、小型燃气锅炉、水煤浆锅炉、秸秆锅炉等。根据大厦的实际情况也可以利用外网夏季供汽。现将各种蒸汽锅炉经济运行方案的可行性进行综合性分析。

1 夏季燃油锅炉的经济性分析

2006～2008年大厦实际日平均耗油费用及日产蒸汽如表1所示。计算依据 (各种燃料热值及单价) 如表2所示。

单位时间平均耗气量曲线如图1所示。

注: (1) 以上数据由2009年1月6日至1月8日实际测得; (2) 蒸汽平均压力0.08MPa; (3) 23:00至次日5:00生活热水蒸汽耗用量平均为0.05m3/h; (4) 生活热水日平均耗气量为7.43m3; (5) 洗衣房日平均耗气量为2.43m3; (6) 两个系统单位时间最高耗气量为0.77m3。

以2008年夏季为例, 大厦蒸汽输送系统热损耗分析如表3所示。

燃油蒸汽锅炉房到大厦地下二层分汽缸, 输送蒸汽管道为DN250钢管, 全长200m。外部做保温处理, 采用直埋式敷设, 中间有4个伸缩节维修井。夏季雨水大时, 有部分雨水灌入井内, 这部分雨水在蒸汽管线加热下不断蒸发, 消耗部分热量。另外蒸汽管线外部虽然进行了保温处理, 但采用直埋式敷设, 也将损耗部分热量。由于以上两方面原因使得大厦蒸汽管道输送系统热效率降低, 同时因燃油价格偏高, 单位蒸汽成本也比较高。每年因热效率低而多支出几十万元。

2 夏季热源可供选择方案及特点

大厦现有2台WNS8-1.25-YQ燃油蒸汽锅炉, 2006～2008年连续三个夏季供汽, 汽源稳定, 蒸汽压力可以根据负荷进行调节, 现在锅炉工作正常, 今后仍可继续供汽。但是由于燃油价格偏高, 单位蒸汽成本也较高, 给大厦正常经营带来很大的经济负担。建议采用其他方式夏季供汽。

2.1 使用现有设备供汽

2006～2008年连续三年冬季由惠涌锅炉房供汽, 经过分析核算, 单位蒸汽成本大幅降低, 为大厦节省大量资金。如果夏季也由惠涌锅炉房供汽, 简单易行, 不需要增加设备, 节省资金投入, 单位蒸汽成本也比较低。但为保证冬季正常供汽, 每年10月份必须对其进行检修, 此时必须由大厦锅炉房供汽。

以2008年夏季为例, 若由惠涌锅炉房供汽基本费用对比如表4所示。

由表4可知, 2008年夏季若由惠涌锅炉房供汽可节省资金654540元。

2.2 在地下一层安装2台0.5t燃气蒸汽锅炉

大厦现有2条燃气进户管线。其中主楼进户管线为DN150、燃气压力2.25kPa, 供气量为60m3/h。主楼厨房由原设计的6个减少到3个 (含增加1个员工食堂) , 各层厨房用气时间和单位时间耗气如图2所示。

由图2可以看出每天上午9:00～10:00为用气高峰, 最大用气量为26.85m3/h。0.5t燃油锅炉耗气量为38m3/h。主楼供气量为60m3/h, 基本上满足燃气锅炉的使用。大厦裙楼地下一层原发动机房油库室内面积55m2, 距燃气进户管线8m。室内做防水, 安装送排风系统经改造后可用于燃气锅炉用地。

以2008年夏季为例, 燃油与燃气锅炉运行费用对比如表5所示。

由表5可知, 2008年夏季若由燃气锅炉供汽可节省资金579390元 (未计算设备改造费用) 。

2.3 在现有锅炉房内安装水煤浆蒸汽锅炉

水煤浆是20世纪80年代发展起来的一种以煤代油的新型燃料, 可以泵送、雾化并可以随意调节负荷, 其燃烧效率达80%以上。热值相当于燃料油的50%。其成分70%左右的煤、30%左右的水、1%的添加剂。水煤浆是燃油的理想替代品。我国又是世界煤炭生产大国, 煤炭在一次能源的生产和消费中占75%左右。国家在“六五”开始就把水煤浆设备的制造与燃烧技术列为重点攻关项目。由于燃油价格偏高, 水煤浆的利用有着广阔的前景。目前可查阅资料较少, 还需进一步调查研究。就沈阳周边地区而言, 抚顺西露天胜利矿日产水煤浆70万t。根据大厦实际情况可改装2台4t水煤浆蒸汽锅炉, 既可以夏季供汽, 又可以冬季采暖。

以2008年夏季为例, 若由水煤浆蒸汽锅炉供汽费用对比如表6所示。

由表6可知, 2008年若由水煤浆蒸汽锅炉供汽可节省费用579390元 (未计算水煤浆的运输费用和设备费用) 。

2.4 改装2台4t、1台2t秸秆蒸汽锅炉

秸秆锅炉燃料是以农作秸秆作为原料, 通过高温高压, 经特殊成型机压制成颗粒状燃料。国际上称之为洁净燃料, 是国家大力推广的绿色环保燃料, 也是沈阳市环境保护产业协会备案登记的环保产品。但实际使用过程中烟尘比较大, 对作业环境有一定的污染, 司炉人员劳动强度较大, 但使用后可节省大量费用。将现有的2台燃油锅炉拆除, 利用现有场地安装2台4t, 1台2t的秸秆蒸汽锅炉。夏季供汽1用2备, 冬季采暖2用1备, 3台锅炉可根据不同需要进行合理配置。

以2008年夏季为例, 若采用秸秆蒸汽锅炉供汽费用对比如表7所示。

由表7可知, 2008年夏季若由秸秆蒸汽锅炉供汽可节省费用863940元 (未计算设备改造等费用) 。

2.5 在地下一层安装1台1t秸秆蒸汽锅炉

秸秆蒸汽锅炉使用时作业环境有一定的烟尘, 锅炉安装地应尽量远离主楼。大厦地下一层车库进口处有一个70m2场地, 改造后可以作为秸秆蒸汽锅炉安装地。同时因距离洗衣房和换热站很近, 供汽系统大大减小, 系统热效率将提高15%。以2008年夏季为例, 若由地下一层秸秆蒸汽锅炉供汽费用对比如表8所示。

由表8可知, 2008年夏季若由地下一层秸秆锅炉供汽可节省资金908250元 (未计算设备改造等费用) 。

3 各种方案经济效益综合分析 (见表9)

4 结论

(1) 由惠涌锅炉房供汽既不需要资金投入又能节省费用。

(2) 经济效益最好、最能节省燃料费支出的方案是在地下一层安装1台1t的秸秆蒸汽锅炉。

(3) 将现有锅炉房改装成2台4t、1台2t的秸秆蒸汽锅炉供汽是最佳方案。既可以夏季供汽又可以冬季采暖, 同时又可以节省燃料费支出。

参考文献

[1]贺平, 孙刚.供热工程[M].北京:中国建筑工业出版社, 1993.