热水供应系统

热水供应系统（共10篇）

热水供应系统 篇1

摘要：区域热水供应中,供热管网的合理布置及热水站的工艺流程决定着热水供应系统的使用效果。结合金龙镇热水供应中卫生器具给水当量,管道热损失等关键参数的确定,合理选择热水站设备。改造后运行使用情况良好。

关键词：区域热水供应,当量,流量,管网布置

区域热水供应是水在热电厂、区域供热锅炉房或热交换站集中加热,通过市政热水管网输送至建筑群、居住区、城市街坊或整个工业企业的热水供应系统。由于其便于集中统一维护管理和热能的综合利用,使用舒适方便,保证率高等优越性,必将是建筑布置较集中、热水用量较大的城市、工业企业、住宅小区、新规划区供热的方向。

新疆克拉玛依金龙镇生活区是克拉玛依石化公司的生活区,克石化公司有大量的蒸汽供应,且热水站使用蒸汽对石化公司的蒸汽消耗影响很小,因此,热水站热源为石化公司供应的0.4MPa饱和蒸汽。金龙镇生活区建二座热水站,针对一号热水站的改造中存在问题及改进方案进行探讨。

1 现状

一号热水站位于金龙镇炼油东村与沥青队之间,在热水管网的西侧。始建于1997年,到1999年扩建到现在的规模。热水供水范围为:炼油东村一区、二区及新建二区;炼油西村的三区、澡堂、宾馆及宿舍楼。

热水站采用全日制全循环热水供应,配水管采用枝状管网,循环管采用异程循环枝状管网。大部分管网采用架空敷设。

热水制备热源来自石化厂0.4MPa饱和蒸汽,热水站内设有水-水换热器及汽水换热器。

站内设自来水增压泵及热水循环泵。

热水系统流程如图1。

2 存在问题

金龙镇生活热水系统自运行以来基本运行正常,但随着热水用户及用水量的逐年增大,现有系统的工艺设备容量、配水管路系统已不能满足要求,2003年～2004年冬季运行时,架空供水管网出现大面积的管线冻结现象,影响了热水系统的正常使用,并且末端用户存在热水等候时间较长、水质变黄等一系列情况,综合分析有以下几点。

2.1 热水管网不尽合理,水利失衡较为严重

热水管网最远端距离热水站约1.5km,热水管网成枝状布置,远端阻力大,水力失调严重,循环流量大部分从近端循环,远端循环困难,造成架空管网各支路末端管线冻结,管线的末端用户热水等候时间过长的问题。

2.2 管线、设备腐蚀严重

水温越高,水对钢材的腐蚀性越强,而热水系统是开式系统,新水不断的补充,水中富含游离氧离子,对钢管的氧化作用很强,钢管腐蚀严重。

2.3 热水站供水能力不足

随着生活水平的提高,热水用量逐渐增加。另外又有新增用户,造成现在热水站供水能力不足。

2.4 循环管径偏小

各区循环水管管径普遍偏小,造成整个系统循环不畅,运行管理十分困难。

3 改造方案

3.1 工艺流程

除热水站现使用的工艺流程外,还可采用以下流程,见图2。

因为该流程有热水罐,调节了热水用量,热水用量可以采用小时流量,所以减小了峰值换热量。缺点是增加储水罐及循环水换热器,不能充分利用自来水压力。

由于热水用量大,所以所需储水罐容量也大。因为改造位置有限,热水流程仍采用已有流程。对热水站各参数重新核算,尽量利用旧设备进行扩量改造。

采用工艺流程为:自来水经电子水处理仪进入水水换热器然后去汽水换热器,去热用户。循环水经水泵加压后在汽水换热器前与自来水汇合进入汽水换热器。工艺流程见图2。

3.2 工艺自动控制

热水管网所供区域建筑均为多层建筑,最高5层,因此将循环回水压力控制在0.15MPa,保证所有管道充满水,在最大用水量下,最不利用户有水可用。

根据回水压力变频控制增压泵的流量;根据汽水换热器出口温度,远程仪表手动、自动控制蒸汽流量。

3.3 管网调整

一号热水站热水供应系统承担五个片区的热水供应,分别为:一区、二区、三区、宿舍区及新二区(包括宾馆及澡堂)。改造措施如下。

对五个分区热水管网进行调整,将各区管网调整为每区独立设配水及循环管网。

将各区原异程式配水及循环管网均调整为同程式布置,解决远端用户无热水的问题。新二区与宾馆、澡堂区域由于管网较远,采用同程与异程相结合供水管网。调整后管网布置见图3。

3.4 增设设备

由于是生活热水,不能采用化学水处理措施,只是在热水系统中增加电子除垢仪、铁锈净等设施,减缓设备腐蚀,提高热水品质。

4 设计参数计算

4.1 热水流量

热水流量计算有小时最大流量、小时平均流量及设计秒流量三种。这三种计算流量中,设计秒流量>小时最大流量>小时平均流量。

对于快速式水加热器的供热量及供水量按设计秒流量计算,本加热站采用的是波纹管式换热器,无调节水温与水量的作用,供热量及供水量按设计秒流量选用。

住宅设计秒流量以前采用卫生器具当量平方根法计算,现在采用卫生器具给水当量同时出水概率法计算。

4.1.1 住宅热水设计秒流量

1)根据住宅配置的卫生器具给水当量、使用人数、用水定额、使用小时数及小时变化系数按式(1)确定最大用水时给水当量平均出流概率。

式中,U0为生活给水管道的最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率,%;q0为最高用水日的用水定额,取q0=180L/人·d;m为每户用水人数,按3.5人计;Kh为小时变化系数取2.5;Ng为每户设计的卫生器具当量数,见表1;T为用水小时数,取24h。

2)计算卫生器具给水当量的同时出流概率

式中,Ng为计算管段的卫生器具给水当量数

3)设计秒流量

4.1.2 其它建筑热水设计秒流量

公共建筑的生活给水设计秒流量按式(4)计算。

4.1.3 总热水流量

《建筑给水排水设计规范》分别给出了住宅及公共建筑的热水计算,对于公共建筑的最大用水时段与住宅最大用水时段一致时应按两者的设计秒流量叠加计算。根据现一号热水站运行记录看,热水最大用量是中午十三点左右,此时段即是居民用水高峰,也是公共建筑(宾馆、澡堂等)的用水高峰,因此总用水量按叠加计算。

4.2 水力计算

4.2.1 管道散热计算

《建筑给水排水设计手册》中,热水管道的热损失以光面管散热量乘保温系数计算。对不同的保温管道,不能准确计算管道散热。本工程管道的散热计算按照圆筒型单层绝热结构热损失计算,公式见式5。

式中,D0为管道外径,m;D1为绝热层外径;T0为管道的外表面温度,介质温度,热水供水温度为60℃～50℃热水,表面温度按55℃计算;Ta为环境温度,℃,运行期间平均气温;as为绝热层外表面向周围环境的放热系数,as=11.63;λ为绝热材料的导热系数,本工程采用复合硅酸盐绝热λ=0.063W/(m.℃),厚度δ=50mm。

克拉玛依全年平均气温8℃,采暖期内的平均气温-6.5℃,冬季采暖室外计算温度-24℃。

在管道的散热计算中保温管道环境温度的取值为运行期平均气温,热水系统全年运行,散热量应当取全年平均气温8℃,但是热水系统是架空敷设,管道冬季热损失最大,如果热水循环量不能满足散热量,则生活热水管网将冻结,为保证用户热水使用温度,热损失计算中环境温度取冬季采暖室外计算温度-24℃。

室内配水管线不保温,管线散热量按式(6)计算。

式中,A为每米长管道的表面积,m2;K为管道的传热系数,W/(m2·K);取12.8或11.63;△t为管道热媒与室内温度差,℃;β为修正系数,立管取0.75。

经计算,配水管道热损失709.3kW。由于计算繁琐,这里就不一一叙述。

4.2.2 管网水力利计算

1)计算原则

设有集中热水供应系统的居住小区室外配水管网为枝状管网,水流量按生活用水设计秒流量计算。

配水管的水力计算是否需要考虑循环水量,在规范中未提及。由于热水管网为架空敷设,在用水量大时配水管网如不考虑循环水流量,配水管网阻力增加,造成循环管网无水流动,冬季长时间不流动会造成管网冻结、损坏。因此在改造中配水管水量按各节点处配水流量与循环流量之和选取管线进行水力计算。

循环管网根据配水管道的散热损失确定循环流量,进行各管线的水力计算。

2)水力计算

水力计算见按式7计算。

由于该管网较大,详细的水力计算繁琐,这里就不一一详述,计算结果见表3。

4.3 站内设计

4.3.1 循环水泵选择

1)循环流量

循环水流量根据配水管网热损失确定,循环配水管网热损失为709.3kW,热水供水点与配水点温差最大不得大于10℃,则循环水量按下式计算:

2)循环水泵扬程

扬程按循环水量通过配水管网与循环管网的水头损失之和确定。

热水站内水头损失P1=0.05MPa。(其中换热器损失0.07MPa,除污器0.05MPa,站内损失0.03MPa

循环管网损失P2=0.20MPa

循环水量配水管网损失P3=0.03MPa

选用RW100-200热水泵2台,1用1备。

4.3.2 增压泵

1)流量

由于生活热水流量变化非常大,因此增压泵采用变频控制,增压泵的流量按设计秒流量计算。

热水站生活热水秒流量为128.5m3/h,增压泵选用3台,2用1备。

每台流量:Q=70.7 m3/h。

2)扬程

扬程确定有2个原则:首先是配水管网的最大水压不得超过0.55MPa,末端最小水压不得低于0.1MPa;其次是循环水与自来水在汇集处水压相等。

经计算扬程为0.41MPa。

选用W100-200水泵3台。

4.3.3换热器

换热器换热量包括生活用水加热量、配水管网散热量及循环管网散热量。

1)生活热水加热量

由于该热水站无储水设施,加热量采用设计秒流量的耗热量。

2)管道散热

管道散热包括配水管道及循环管道的散热量,前面专门计算了配水管道的散热量为709.3kW,循环管道散热量按配水管道的80%散热量计算。

管道散热Q2=1276.74kW。

3)总耗热量

换热器取热量包括生活水加热量及管道散热量。

4)汽水换热器计算

汽水换热器采用波纹管换热器,加热介质为0.4MPa蒸汽,换热器对数平均温度为71.77℃。换热面积计算见下式:

新选用波纹管换热器1台。

5)水水换热器

水水换热器利用已有浮头换热器。

冷凝水量为:

冷凝水温降为:△T=120～80=40℃;

△tp为对数平均温差59.86℃;K为传热系数,1000W/(m2·K);η为结垢系数,取0.90。

采用现有换热器满足要求。

4.3其它设备

在自来水入口设水垢净,在循环水回水上设铁锈净。

由于自来水水质硬度偏高,加热后易结垢,因此设置电子除垢仪1台,减少加热设备及管道的结垢。

为防止热水水质已发黄,在循环回水上设置铁锈净1台。

5 运行结果

该工程2005年竣工投入使用以来,经过近3年的运行,未出现用户水温不足的现象,管网一直运行良好。

6 几点体会

6.1 合理确定管网的循环流量

合理确定管网的循环流量既是工程节能的关键,也是保证工程正常运行的关键。

对于区域热水系统,特别是是架空敷设管网,一但不能保证管网的循环流量,就会造成管网冻结、工程损坏。同时管道散热环境温度按照该地区室外采暖的设计温度,保证最不利情况的循环水量。

6.2 自动调节

根据循环水回水压力自动变频控制增压泵的出口压力,这样确保热水系统压力稳定。

在蒸汽管线上设置先进的调节阀组,根据汽水换热器的出口温度控制进换热器的蒸汽流量。

由于生活热水用量波动很大蒸汽流量亦波动很大,因此调节阀组采用远程手动与自动控制相结合的方式,确保用户水温。

6.3 管网布置合理

每个热水区域单独配管,减少了配水管网的水力失衡,便于管理。各区域循环管同程布置,即减少了工程投资,又减少了热损失。

6.4 循环水泵选择应考虑负荷的变化

循环水流量按照全年最不利散热量计算的,大部分时段流量偏大。因此循环水泵台数宜按大、中、小三种流量选择,对于有条件的情况下,循环水泵可采取变频控制。

参考文献

【1】陈耀文,姜文源,胡鹤均,张彦灿,张淼.建筑给水排水设计手册[K]北京:中国建筑工业出版社,1992.

【2】陆耀庆.实用供热空调设计手册[K].北京:中国建筑工业出版社,1993.

【3】GB 50015-2003建筑给水排水设计规范[S].

【4】GB 50264-97工业设备及管道绝热工程设计规范[S].

热水供应系统 篇2

（以下简称甲方）

青岛祥和万利商贸有限公司（以下简称乙方）

经甲乙双方友好协商，就乙方向甲方供应热水事宜，特订立本合同如下，以共同遵守执行：

一、合作内容：

乙方为甲方提供的热水平均水温不低于80摄氏度（当月平均），水量测量标准以乙方水车水位计为标准。

二、热水交付：

甲方电话通知送水，乙方接到通知后在4小时内送到，甲方安排专人配合乙方送水人员，检测水位后，甲方人员在乙方送货单签字确认，取客户联做凭证，双方相互配合打水。

三、双方责任：

1、甲方安排工程人员配合乙方熟悉操作设备。对热水用量掌握好送水时间段，防止浪费。在通知送水期间，甲方保障接水口处道路畅通。提供输水电力。

四、价款及支付方式

1、双方商定，乙方向甲方所供热水价格为：每车（10吨）￥：300元（不含税）。合同期间，如遇能源价格调整，由双方协商调整供水价格。

2、双方商定，供水价款实行按月结算，乙方在每月2号向甲方提供送水数量及价款，并出具发票。甲方在收到乙方发票后，7天内支付水费。

五、合同期限：

本合同自2012年12月1日起，截止至2013年4月30日。

六、未尽事宜，双方另行协商形成补充协议，补充协议与本合同具备同等法律效力。

七、甲乙双方因本合同发生的一切争议，双方协商解决，协商调解不成的，本合同双方一致同意将争议提交人民法院诉讼。

八、本合同一式两份，双方各执一份，自甲乙双方签字盖章之日起生效。

甲方：乙方：

热水供应系统 篇3

关键词：太阳能热水系统；风冷热泵热水机组；绿色医院；节能

0 前言

我国国民经济的持续稳步发展和医疗改革的推进，使得医院的建设得到了前所未有的发展，医院作为卫生热水使用的耗能大户之一，其能耗比例占整个建筑能耗的20%以上，太阳能以其可持续性、清洁性、经济性等特点，使得太阳能热水系统在医院建筑应用取得较为可观的经济效益和环境效益，下面以广西钦州某医院大楼的太阳能热水系统设计为例，就太阳能热水系统和风冷热泵热水机组在医院建筑的应用进行探讨。

1 工程概况

本项目由综合大樓、爱心护理院楼、感染性疾病治疗楼及后勤服务楼组成，总用地面积为59096.79m2，项目总建筑面积为144272m2，住院病床总规模600张，门诊量5000人次/日，项目建成后达到国家绿色建筑二星级标准。其中综合大楼的病房、门诊及安心护理院的病房均全天供应热水。热水设计采用太阳能热水系统和风冷热泵机热水组联合供应。

2 热水系统参数的确定

2.1 项目所在地域气候情况

钦州位于广西南部沿海，地处北部湾顶端，年平均气温21.5～22℃，日平均气温基本稳定在10℃以上。7月最热，历年月平均气温27.9～28.3℃；1月最冷，历年月平均气温12.8～13.5℃。年总日照1612至1768h，年平均日辐照量为14.393MJ/（㎡.d）。

2.2设计日用热水量

卫生热水计算供水温度不小于50℃。冷水计算温度选15℃（《建筑给水排水设计规范》表5.1.4规定，广西的冷水计算温度为10-15℃），热水出水温度设计为60℃。

热水供应范围：综合大楼1～5层门诊、6层手术室、7～18层病房及医务人员；爱心护理院3～22层病房及医务人员。

2.3热水系统设计原则

（1）太阳能集热器和风冷热泵热水机组选用属节能、环保、安全型产品，太阳能集热器利用太阳能产生生活热水，无需消耗能源；阴雨天和冬季采用风冷热泵热水机组产生生活热水，其能效比最高可达4.5，其用电量极少，其总体经济效益十分可观。两者组合进行卫生热水的供应，保证了全天候的稳定工作。

（2）系统设计时考虑安全性、可靠性、先进性等特点，使系统达到最佳使用效果，实现系统节能、运行管理节能，减少电能消耗，达到节能减耗的目的，为医院全天24小时提供舒适的生活热水。

3太阳能热水系统设计及原理

3.1太阳能及风冷热泵机组选型设计

3.1.1太阳能集热器配置

直接式太阳能集热系统集热面积根据用户的每日用水量和用水温度，依据《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB50364-2005，太阳能面积按下式计算：

AC=Qw·Cw·（tend-ti）·f·ρ/JT·ηcd·（1-ηL）

式中：AC—直接系统集热器总面积，m2；Qw—日均用水量，172 m3/日；Cw—水的定压比热容，4.18kJ /（kg·℃）；tend—贮热水箱内水的设计温度，60℃；ti—水的初始温度，15℃；JT—南朝向，倾角为钦州当地纬度的平面上年平均日太阳辐照量，14393kJ/m2；f—太阳能保证率，%；综合系统使用期内的太阳辐照、系统经济性、钦州各月平均日照时数和日照百分率等因素考虑，取0.47；ρ—水的密度，取1000kg/m3；ηcd—太阳能集热器年平均集热效率，根据集热器热效率曲线及机械循环系统效能，取0.635；ηL—管路及贮水箱的热损失率，经验值取0.15～0.25，取0.2；

代入数据计算，所需集热器面积为：Ac=2080m2；

3.1.2风冷热泵机组选型设计

（1）工作条件设定：年平均温度：环境温度15℃，进水温度15℃；

（2）全天用水量172 m3；

（3）卫生热水全天耗热量

考虑到阴雨天气冬季条件下，太阳能集热器基本不产生热水，因此辅助加热系统必须按满负荷用水量设计。计算公式：

Q= Qw·c（tr-tl）/860（kcal/kWh）/T

式中：Q—热泵额定制热量（kWh）；Qw—日均用水量，172 m3/日；c—水的比热，取1kcal/kg·℃；tr—设计热水温度（60℃）；tl—自来水补水温度（按15℃）；T—名义工况下设计运行时间（取11小时）；

热泵额定制热量Q=820kW。

选用风冷热泵机组每台额定输入功率16kW、制热量68kW，共12台。多台设置，保证单台热泵机组故障时稳定的热水供应。

（4）保温水箱

由于供水系统为全天候24小时供热，水箱容积应能满足储热与供热的需求，且要结合现场实际分配情况三种因素确定。系统日均用水量为172m3，最高时用水量为25.2m3/h。一般为满足供热水需求，水箱容积应为最高时用水量的3-4倍，且鉴于本项目中，考虑到楼面集热器分为三个区域，且分布距离较远，可以采用3个35立方保温水箱，内胆为304不锈钢、聚氨酯整体发泡。

3.2 太阳能及风冷热泵机组热水系统原理

3.2.1太阳能热水系统+风冷热泵机组原理图，如图1所示。

图1 太阳能热水系统原理图

4 系统节能效益分析

4.1运行能耗的比较

在条件相同的状况下，利用不同的热源设备制热水所消耗的电量、燃料及费用等详见表2所示。

注：①以上能耗比较基于1m3温度为10℃的水加热至60℃所消耗的电量或燃料费用；

②电价按照0.7元/（kWh），柴油按照5.8元/kg；

③全年按照360天计，阴雨天为90天，太阳能年有效工作时间为270天。

4.2系统节能效益

4.2.1系统年节能量及节省费用

（1）太阳能热水系统+风冷热泵机组的年节能量：

Qs=Am·JT·（1-ηL）·ηcd

式中，Qs—太阳能热水系统的节能量，MJ；AC—直接系统集热器总面积，2080m2；JT—年平均日太阳辐照量，4598MJ；ηL—管路及贮水箱的热损失率，经验值取0.15～0.25，取0.2；ηcd—太阳能集热器年平均集热效率，根据集热器热效率曲线及机械循环系统效能，取0.635；

则本系统的节能量Qs=4858430.72MJ。

（2）寿命期内总节省费用：

Ss=Pi（Qs·C-A·DJ）-A

式中，Ss—系统寿命期内总节省费用（寿命期为15年），元；Pi—折现系数，9.82；Qs—太阳能热水系统的节能量，MJ；C—常规能源价格，0.2元/MJ；A—太阳能热水系统总投资，385万元；DJ—维修费用，一般为总投资的1%；

则本系统的节能费用Ss =5313888元。

5结束语

在医院建筑对热水的需求量大且要求供应时段较为集中，然而在通常的太阳能热水系统的设计过程中，经常会出现阴雨天或冬季安装太阳能集热器面积不能满足热水需求的情况，建议采用风冷热泵热水机组进行补充，在确保太阳能热水系统优先运行的情况下，利用风冷热泵机组进行辅助运行，提高太阳能热水系统的全年适用性，采用太阳能热水系统与风冷热泵热水机组共同供应稳定的卫生热水，即符合国家现有关于节能减排的要求，也可以节约业主的运行费用。

参考文献：

[1]俞卫刚.医院能耗评价与节能对策[D].上海：同济大学，2009；

[2] GB50364-2005民用建筑太阳能热水系统应用技术规范[S]；

电蓄热生活热水供应系统 篇4

1 热源选择的思考

该宾馆热水供应与地热系统设计时, 可供选择的热源有:外网蒸汽 (不回收冷凝水) 、燃油 (气) 锅炉和电锅炉。外网蒸汽运行费用高且压力随季节变化大;燃油 (气) 锅炉虽然运行费用低, 但涉及到环保、消防主管部门的审批等一系列复杂手续和费用, 并且运行管理复杂;而电锅炉既清洁又环保且无复杂的审批及消防等方面的问题。虽然全天运行费用也很高, 但是改变其运行模式 (利用低谷电运行制备热水 (即所谓的电蓄热) 正常使用时供出) 仍可取得意想不到的经济效果。经过对初投资、运行费用以及设计施工复杂程度等多方面的技术经济比较, 最后决定以外网蒸汽作为地热热源及热水系统的辅助热源, 采用常压电热水锅炉为热水系统的主要热源, 采用经济运行模式运行的设计方案。

2 系统设计与分析

系统设计主要设备表见表1。

系统工艺流程与原理见图1。

首先, 作为主热源的常压电热水锅炉其容量必须满足低谷电时段 (大连为:22:00~5:00, 7 h) 内制备全天 (24 h) 所需的热水, 因此, 其容量计算如下:

其中, Wd为最大日耗热量, kcal/d;m为用水单位数 (人或床位等) ;qr为热水用水定额, L/ (人·d) 或L/ (床·d) ;c为水的比热, 1 kcal/ (L·℃) ;tl为冷水计算温度, ℃;tr为热水计算温度, ℃;Wg为锅炉的容量, kcal/h;T低为低谷电时段 (大连为:22:00~5:00, 7 h) 。

通常按最大小时耗热量选锅炉, 则其容量选择计算如下:

其中, Kh为热水小时变化系数, 通常Kh≥4;其余同上。

由于24/Kh≤6, 所以W'g>Wg。由此可见, 按低谷时段选锅炉, 一般情况下小于按最大时耗热量选锅炉的容量。

其次, 贮热水箱作为电蓄热热水系统的重要组成部分, 对系统运行的经济性有着重要影响。既要保证蓄热保温效果好, 又要保证水质安全, 同时维护管理方便, 经过多方面比较和严格筛选, 采用不锈钢装配式水箱, 采用50 mm厚欧文斯克宁保温膏外包铝薄和保护层的保温结构。由于保温材料无接缝, 且与箱体之间无安装缝隙, 再加上材料自身良好的保温隔热性能, 经过3年多的运行实践证明, 保温效果十分理想。经测定24 h箱内水温降不大于2℃。

当然, 若箱内贮水长时间不用或得不到热量补充, 将无法保证设计供水温度。为此, 增设一套以蒸汽为热源的板式换热器辅助加热循环系统, 当箱内 (距箱底400 mm) 处水温降到58℃, 由小循环泵从水箱吸水经辅助加热循环系统加热后返回热水箱, 若水箱内水温未降到58℃, 则二次循环系统主要用于热水回水系统的循环加热, 热水箱贮存容量按全天24 h (不扣除低谷段内用水量) , 总热水量以60℃计算。二次循环加热系统按满箱水一日 (24 h) 循环两次计算, 再按加上热水系统回水量循环加热次数不小于一次进行校核, 从而以少量的蒸汽损耗来补充蓄热水箱及热水系统的热量损失。其蒸汽损耗量为:

其中, Gm为蒸汽耗量, kg/d;Wd为最大日耗热量, kcal/d;im为蒸汽的热焓, k J/kg, 0.6 Pma 2 757 k J/kg;in为蒸汽凝结水的热焓, k J/kg, 0.6 Pma 667 k J/kg;其中10%Wd为热水系统的热损失, kcal/d。

第三, 热水供水系统采用开式循环系统。微机变频水泵组从蓄热水箱吸水, 供给热水管网系统, 同时循环回水管末端设置电动调节阀, 调节阀根据系统用水情况, 依回水管末端水压力来自动调节控制循环水量。当系统无用水时调节阀全开, 通过调节阀的循环回水量约为设计最大小时用水量的30%;当系统用水达到设计秒流量时, 调节阀关闭, 无循环回水。循环水经过调节阀后, 泄流进回水箱, 再由二次循环加热系统加热后回到蓄热水箱。回水箱的有效容积按30 min最大回水量确定。供水泵组的选择按设计秒流量确定。

3 经济效果分析

要分析运行经济效果, 首先必须了解不同时段的电费价格。大连的电价如表2所示。

按常识, 东北地区热水的使用时间基本上都分布于5:00~22:00之间, 但保守地假设低谷电价时段用水量占全天用水量的20%, 其余用水量按时间均匀分配, 则高峰电价时段用水量占全天用水量的比例为:8/17× (1-20%) =37.65%;平价电时段用水量比例为9/17× (1-20%) =42.35%;而锅炉的功率N=120×10-4Wg。

其中, N为锅炉电功率, k W;Wg为锅炉的容量, kcal/h。

于是, 若锅炉按全天常态24 h运行 (相当于满负荷运行T低小时) , 其每天制备热水消耗电的平均电价为:

若采用低谷电蓄热的经济运行模式, 则其每天制备热水耗电的电价为:

同时用于补充热损耗的辅助热源蒸汽费用为:

于是, 每天运行费用的比值为:

可见, 其经济效果十分明显, 而实际运行结果经用户证实节电超过30%, 值得大力推广。

摘要：以具体工程为例, 对某宾馆热水供应系统设计中热源的选择作了简要介绍, 同时对工程选用的电蓄热生活热水供应系统的设计进行了详细分析, 论述了该系统的工艺流程及原理, 并指出采用该系统取得了显著的经济效益。

热水供应系统 篇5

第一章总则

第一条为加强我校学生宿舍热水供应管理，使热水管理规范化、制度化，第二条

第三条

第四条

第五条

确保我校学生宿舍热水稳定、正常供应，根据《中华人民共和国水法》、《中华人民共和国节约能源法》和有关能源管理规定，结合我校实际情况，制定本管理办法。后勤集团是我校学生宿舍热水供应的管理和维护部门，负责供水管线、热水设施的日常维护、巡查及值班，保证学校热水的正常供应，查处违章用水行为；一卡通中心负责学生宿舍热水水控系统的正常运行及日常维护工作，收取热水使用费用。学生宿舍供应的热水采取计时方式，单价为0.15元/分钟。学生宿舍各热水用户必须服从学校学生宿舍热水管理部门的统一管理，自觉遵守相关管理规定，牢固树立节能意识，依法履行节水、节能义务，有权检举和制止浪费热水的行为。第二章热水使用管理 用户使用热水，由学校一卡通中心通过计时方式在其校园卡上扣取热水使用费用（具体使用须知详见《宿舍浴室热水使用须知》）。宿舍独立卫生间内已安装热水控水终端的，热水控水终端的管理由本室成员共同承担责任。宿舍楼内公共浴室已安装热水控水终端的，热水控水终端的管理由本层成员共同承担责任。使用者应爱护本室或本楼层公共浴室的热水控水终端，如因用户责任造成控水终端损坏，应由用户赔偿及承担更换控水终端的费用。1

第六条学生宿舍内禁止私接、改动线路及管道设备。一经发现，对违反管

理规定的宿舍给予相关处罚，并承担修复相关设备的费用。

第七条用户应节约用水、安全用水、爱护设施。不使用热水时，应取卡断

第八条

第九条

第十条

第十一条

1.2.3.4.水。出现使用故障，应及时向管理部门报修。第三章 热水运行管理及设施维护 热水管理部门应加强热水供应保障工作的规范管理，做好业务培训，增强服务意识。热水管理部门应做好学生宿舍热水设施管理维护，保障热水正常供应。建立学校内热水系统、热水管线、控水终端等的日常巡查制度，加强校内热水系统设备、热水箱及附属设施的日常保养，发现跑、冒、滴、漏等现象应及时进行维修，避免浪费。热水管理部门应加强对使用者的宣传教育，建立严格的监督检查制度，发现窃水行为应及时制止并追究窃水者的责任。第四章 违章与处罚 严禁窃取热水行为。窃取热水行为包括：绕开热水控水终端接水。伪造、拆换以及控水终端使用热水。故意损坏控水终端装置。故意使热水控水终端计费不准或者失效。

2第十二条对窃取热水行为，除要求当事人缴纳所窃热水费外，学校还将通报

相关学院，由相关学院及学生教育管理部门根据学校学生管理相关

规定给予当事人相应处分。

第十三条所窃热水费用按下列方法确定：

第十四条

第十五条

第十六条

1、所窃热水费用按照热水价格（每分钟0.15元计算）乘以窃水时间计算确定。

热水供应系统 篇6

然而, 太阳能作为医院建筑洗浴热水系统的热源存在一定的局限性。一是由于太阳能受季节、气候影响较大, 当遇阴雨天气日照不充足时, 不能满足使用要求;二是受建筑布局及面积的影响, 太阳能集热板在病房楼屋顶上布置的数量有限, 不能提供足够的热量。医院建筑洗浴热水用水量大, 太阳能热水系统需要与其他热源系统联合供应热水。

以山东省某医院为例, 在冬季由热电厂提供的热水作为该院生活热水系统的热源, 采用热媒换热系统为主、太阳能热水系统为辅的制热水方式, 可为医院生活热水用水末端提供稳定可靠的洗浴热水。但是只在冬季才有热电厂供应热水, 在夏季和过渡季节, 仅靠太阳能系统在阴雨天气仍不能满足医院对生活热水的需要。于是, 该院在夏季和过渡季节采用了太阳能热水系统为主、空气源热泵热水机组系统为辅的制热水方式, 减轻了热水制备对于日趋紧张的燃料供应的依赖和节能减排压力, 降低了热水制备的成本。

一、建筑概况

该院总建筑面积71219m2。主楼部分地上16层, 建筑面积为26151m2;地下1层, 建筑面积为1571m2;建筑高度为65.55m。裙房部分地上5层, 建筑面积为34751m2;地下1层, 建筑面积为8746m2;建筑高度22.75m。

主楼各层功能布置如下:地下一层为空调机房、水泵房、变配电室、库房 (丁戊类) 、高压配电室、太平间;一层为出入院办理、银行、商店、鲜花超市、值班室、消防控制室等;二层为静脉配置中心、病房药房、办公区等;三层为透析中心、办公区等;四层为ICU、净化机房等;五至十六层为标准护理单元 (48床) 。裙房主要为门诊医技部分。

二、热水系统概况

热水系统在冬季采用热媒换热系统为主、太阳能系统为辅的制热水方式, 热媒为热水, 接自热电厂的热力管网, 供水80℃, 回水50℃, 水-水板式换热器 (立式) 放置在地下室生活水泵房内。夏季和过渡季节采用太阳能系统为主、空气源热泵热水系统为辅的制热水方式。太阳能集热器、空气源热泵热水机组放置在主楼屋顶。室内洗浴热水系统竖向分为3个区:一区为十六层, 由水箱间内的变频机组供水;二区为十一层至十五层, 三区为五至十层, 二区、三区由热水箱重力供水, 热水箱放在屋顶水箱间内, 有效容积为32m3。

热水设计温度为55℃, 热水系统设计为干管、立管同程循环。病房洗浴热水为定时供水, 每次供水时间不小于2小时, 建议尽量在下午或晚上供水, 以充分发挥太阳能的作用。

该院选用3台BAH-4600C空气源热泵热水机组, 制热量为173.2k W, 制热水量为4.6t/h;选用两组M6-MFG水-水板式换热器 (立式) , 换热量为1585k W。

三、热水系统工作原理

系统工作原理如图1所示。

在冬季, 系统分三种运行工况——

工况一:太阳能热水系统单独工作。光照充足、太阳能集热器的温度大于储水箱设定温度5℃时运行此工况。

工况二:热媒换热器单独工作 (只要条件具备, 太阳能热水系统即优先投入运行) 。冬季遇阴雨天气, 太阳能集热器温度不能满足要求时运行此工况。

工况三:太阳能热水系统与热媒换热器联合工作。

水箱热水设定温度为55℃。机组每隔30分钟检测水箱温度一次, 如果比设定值低8℃, 热媒换热器系统循环泵自动启动, 同时停止太阳能系统循环泵, 待水温达到设定温度, 系统即自动关闭;当集热器温度大于水箱设定值2℃时停止热媒换热器系统, 启动太阳能系统;在光照条件下, 当集热器温度大于储水箱温度5℃时, 启动太阳能热水系统循环泵, 当集热器与储水箱水温温差小于2℃时, 太阳能热水系统循环泵停止工作。

夏季和过渡季节系统分三种运行工况——

工况一:太阳能热水系统单独工作。光照充足、太阳能集热器的温度大于储水箱设定温度5℃时运行此工况。

工况二:空气源热泵热水机组单独工作 (只要条件具备, 太阳能热水系统即优先投入运行) 。遇阴雨天气, 太阳能集热器温度不能满足要求时运行此工况。

工况三:太阳能热水系统与空气源热泵热水机组联合工作。

水箱热水设定温度为55℃。机组每隔30分钟检测水箱温度一次, 比设定值低8℃, 空气源热泵热水机组自动启动, 同时停止太阳能热水系统循环泵, 待水温达到设定温度, 系统即自动关闭;当集热器温度大于水箱设定值2℃时停止空气源热泵热水机组系统, 启动太阳能热水系统;在光照条件下, 当集热器温度大于储水箱温度5℃时, 启动太阳能热水系统循环泵;当集热器与储水箱水温温差小于2℃时, 太阳能热水系统循环泵停止工作。

当热水系统回水端温度≤50℃时启动热水系统循环泵, 当温度等于55℃时停泵, 定时供热水系统在设定的工作时间外不启动, 以节约能量。热水的制备以太阳能热水系统为主, 充分节约能源。

补水控制:当水箱水位低于最低水位时, 补水电磁阀开启, 向水箱补水;当水位达到高水位时, 补水电磁阀关闭, 停止补水。

四、经济性比较

以每吨水从15℃加热到55℃需167200k J热量为例, 电价取1元/度, 对各种热水加热设备的运行成本进行对比, 如图2所示。

图中数据显示出空气源热泵热水机组的运行具有明显的经济性。另外, 在夏季和过渡季节, 太阳能热水系统和空气源热泵热水机组的运行效率均比较高;在冬季, 当太阳能热水系统不能满足使用要求时, 有热电厂的热水做热源, 使得热水系统能够稳定可靠运行。虽然在初期热水设备的投资较大, 但能够节约热水系统常规的能源消耗, 从而带来可观的经济和环境效益。

五、结束语

太阳能热水系统已广泛应用于医院建筑洗浴热水供应, 其组合热源的选择根据院区可利用资源的情况不同有多种形式。将太阳能系统与能效比较高的热源结合起来, 有利于保证热水系统稳定可靠地运行, 满足医院洗浴热水的需求, 充分节约能源, 保护环境。

参考文献

热水供应系统 篇7

某医院门诊部位于广州市区, 门诊部两层。分别为某大厦裙楼首、二层, 建筑面积约1300m2, 裙楼天台有开敞空间可安装设备。门诊部功能分布为首层设接待台、护士室、药房、简易手术室及各诊室, 二层功能分布为医生办公室、透射室、护士站、体检等候区及各诊室。首层设三个卫生间、一个淋浴间, 二层设三个卫生间。各功能诊室带盥洗盆。一层14个诊室, 二楼12个诊室。全天候24小时热水供应。

1 设计资料

1.1 设计要求及场地情况

综合考虑了门诊部各功能分区盥洗盆、卫生间冲凉用淋浴器的使用热水需求, 经计算每日共需55℃热水3000kg。

1.2 设计指标

因裙楼天台有开敞的空间, 安装面积充分, 所以于裙楼屋顶安装集热器。经计算安装平板型集热器25块, 集热面积为50m2, 连续阴雨天气以及冬季太阳辐照不好时由空气源热泵机组辅助加热。

1.3 气象资料

基础水温:20℃

广州市的全年太阳辐照数据;

2 太阳能集热器面积计算

2.1 采光面积

系统每天生产10吨热水需要配置集热器总的采光面积计算:

将广州地区各系统参数代入式中, 得出:AC=47.1m2

广州平板型太阳能集热器配置

N=AC/每台集热器的集热面积 (2m×1m)

=47.1/2

=23.55块

3 热泵功率计算及选型

3.1 设计参数

a.设计用水量:3T;b.设计供热水时间:全天候;c.设计冷水计算温度:15℃;d.主机设备燃料:电。

3.2 热泵机组功率计算及设备选型

热水机组的选项型按冬季室外参数时宜先选型, 根据以上计算可知, 每天热水使用量3m3。冬季, 自来水温度按15℃计, 生活热水温度55℃, 则每天热水所需热量为:

热水机组消耗1度电能产生3.0×860kcal/Kw·h=2580kcal/Kw·h热量。每天机组实际运行时间取12h, 则需要热泵机组的小时输入功率为:

热水机组选型应按冬季工况选型, 因此, 热水机组采用1台9H-SKR-050热泵热水机组, 夏季制热量15583.20Kcal/h, 冬季损耗后制热量13245.74Kcal/h, 输入功率4.2Kw;满足以上要求热水机制热量12777.7Kcal/h要求。在最不利环境温度10℃时, 冷水温度为10℃, 实际热泵天工作时间16小时。

在一般情况下, 环境温度和水温都高于10℃, 实际热泵运行时间大大缩短。例如在水温20℃和环境温度25℃时, 实际热泵的工作时间为5.5小时。

4 系统控制

冷水通过自动控制箱感应保温水箱的水位、水温, 定时从太阳能集热器矩阵补充到保温水箱, 这种补水方式不会造成储热水箱产生混水, 这样在用水点就不会出现忽冷忽热的现象。

由于太阳能系统及空气源热泵热水机组的工作特点极其相似:系统加热缓慢, 加热时间过长, 如果将这两种设备均选做主加热并联加热, 势必会减少太阳能资源的利用, 造成太阳能有效能量的损失同时也增加了热泵机组加热的能耗, 最终造成系统的运行能耗增大, 不能达到预期节能降耗的目的。经过多方的论证并结合工程实际的运行的测试结果提出将太阳能加热系统与热泵加热系统串联配置的方式, 既将太阳能加热作为前级加热 (或预热) 设备, 也将热泵机组作为次级 (最终) 加热设备。

5 太阳能系统控制

太阳能系统采用小温差循环, 即通过设在集热器阵列末端出口与水箱下部两个测温点之间的温差控制循环泵的工作与否:当温差较大时 (△T=3℃～6℃) , 温差控制器发出指令, 循环泵工作, 水在集热器内循环加热;当温差较小时 (△T=1℃～2℃) , 循环泵停止工作, 如此反复。在日照正常情况下, 过渡水箱内的水温完全可达到晚上使用时设定的使用温度, 此时补到从过渡水箱内补充到保温水箱内的水无需再进行辅助加热。

6 太阳能+热泵热水系统设计的优特点

考虑到不同季节热水需求的变化及太阳能+热泵机组在不同季节运行的特点, 对于本项目热水系统采用太阳能直流加热与温差循环相结合方式的初级太阳能预热和二级太阳能温差循环再加热的优化组合, 并配套高效热泵机组辅助加热的太阳能+热泵热水系统优化设计方案, 不仅可在全日照时段充分利用太阳能, 而且合理的利用热泵机组加热缓慢但高效节能的特点, 达到了最大限度利用太阳能, 减少辅助加热能耗, 提高系统运行的可靠性和适应不同用水需求的能力, 也达到节约日常运行费用的目的。

7 安全性方面

系统设计完全按照国家有关防火、防震等安全性规范要求设计, 并留有消防和检修通道, 太阳能阵列、热泵机组设计完全符合规范要求的防护和安全要求;各种设备基础均采用锚固方法与建筑结构可靠牢连接, 与建筑成为一体, 符合抗震和防台风要求;控制系统具有防漏电和可靠接地, 系统天面设备、管道均按规范配置相应防雷电装置并与各自天面防雷系统成为一体。管道穿越墙、楼板以及管道横跨楼房沉降缝均按要求加设套管并做防水处理, 设置防止沉降配件;循环管道、供 (回) 水管道按照要求的坡向、坡度制作安装;水箱、热泵机组和管道支架基础, 须锚固在承重结构上, 预埋件锚固按照规范要求进行防腐处理, 并做好相关防水处理。太阳能集热器、水箱、热泵机组、泵类、阀类等设备在现场安装完毕均做水压试验及气密性试验和质检工作;各种管道分阶段进行水压试验, 系统完工后, 各分项调试合格后再进行总调试, 确保系统的安全可靠。

8 工艺技术要求

热泵机组进口均设置Y型水过滤器保证进入热泵机组的水不含杂质。在热泵及水泵进出口均安装可曲挠柔性橡胶接头, 并且在热泵机组及水泵与楼面基础之间设置橡胶减震设备, 避免设备与楼板之间产生共振, 保证系统运行的安全可靠。

设备及设计推敲立案后进行安装实施。今医院门诊部运作已一年, 从技术和经济效益上均取得了比较满意的成果, 它跟锅炉产热及配套的中央热水供应系统相比较有明显的不同。

8.1

燃油、气锅炉具有加热快、出水量大等优点, 但它以油、气作为燃料, 需要燃料输送管道, 必须通过消防安全检查验收, 使用过程中具有不安全因素, 燃烧过程中会对周围空气产生污染, 燃油、燃气锅炉需要专用机房, 占用室内空间, 在使用时需要专人管理, 且锅炉要定期经技术监督部门的检查。

8.2

热泵热水机组不受天气情况限制, 使用方便, 不占用室内空间, 系统运行过程中无任何安全隐患, 绝对安全环保, 使用寿命可长达15年以上, 设备性能稳定, 可实现无人操作 (全自动化智能控制) 。虽然与其它锅炉相比, 初始投资相对高些, 但热泵热水机组只需很低的运行费用。

太阳能与热泵一年四季可全天候运行, 管理方便, 安全可靠, 不需设机房及专职人员, 可节省每年的人工费用, 燃料采购费用等, 只要少量电能, 即可产生大量热水, 且不产生任何污染, 即响应了国家倡导的利用可再生能源的号召, 又可体现管理者绿色、节能、环保的意识和理念

参考文献

[1]GB/T18713-2002《太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范》

[2]GB/T6424-997《平板型太阳能集热器技术条件》

[3]GB/T10870-2001《容积式和离心式 (热泵) 机组性能试验方法》

[4]JB8654-1997《容积式和离心式 (热泵) 机组安全要求》

[5]GBJ15-88《建筑给水排水设计规范》

热水供应系统 篇8

在工业生产和日常生活中大量存在着集中供应热水的需求,如企业过程生产加热物料,建筑工地工棚、企业集体宿舍、学生寝室集中供应生活热水等等。以上需求并不是直接使用热水,生产过程中热水往往作为对目标物料加热的中间媒介,生活中通常使用混水阀门对热水和冷水流量比例进行人工二次调节以达到所需温度。对此类问题进行分析发现,其共同特点为热水需求量大、温度较高、供应时段集中,但对实时温度/液位精度要求并不高。此时如采用分散、小容量、独立供应热水,其成本高,能耗大;采用大容量、集中供应热水将会得到更高的性价比。

根据以上需求,本控制系统从硬件系统构成和软件控制两个方面提出方案解决集中供应热水问题,该系统除能进行热水液位、温度控制外,还应能通过HMI设备对实时状态进行监控和调整,其中温度、液位、供应时间应能进行在线实时调整,同时还需解决局部温差问题[1]。

1系统方案

系统方案由液位和温度两部分构成,示意图如1所示。液位部分包含进/出水阀门,各类液位传感器;温度部分包含温度传感器/变送器,搅匀电机以及加热装置。

1.1液位方案

在集中供水加热控制系统方案中,对加热装置内部的液位控制精度要求并不高,控制重点在于最高、最低报警液位的监测;除此之外再设置三个中间液位点,可供实时选择。

储液罐进、出水口采用大口径阀门,如ZCG大口径不锈钢法兰高温电磁阀DN15-DN125。最高、最低报警以及中间液位监测点可根据实际液位需求定制不锈钢双球浮球开关/水位开关。本方案也可选择使用模拟量液位传感器进行液位检测,但成本较高,且系统对液位精度要求不高,所以选择开关式液位传感器进行检测有较高性价比。

1.2温度方案

本方案采用交流大功率加热装置结合变频器、PLC控制器构成闭环控制系统进行加热,其具有控制精度较高、加热速度快、可控性高、可重组性好、维护方便等优点。

在大罐体内部进行加热时,通常会有温度不均匀的情况出现。可采用合理设计加热装置外形,加大加热覆盖面积;合理设置加热器和出水阀门位置;添加搅拌设备等方法解决温度不均的情况。本方案采取双传感器不同位置检测温度,温差达到某一设定值后启动搅匀电机;温差消失后停止电机进行温差的消除,成本和能耗较低[2]。

2控制系统构成

控制系统结构框图如图2所示。核心控制器选用西门子S7-200系列224CN RLY(16DI/10DO),外扩EM235模拟量输入/输出模块(4AI/1AO);变频器和加热器根据实际加热量进行功率、电流选择,变频器选择西门子420系列输入为模拟电压0-10V,与PLC控制器模拟量输出信号匹配;搅匀电机可选用中小功率、低转速电机,搅匀电机单向旋转,可通过接触器直接启动;温度传感器/变送器选择量程范围0°-100°,输出信号为电流4m A-20m A,与PLC模拟量输入模块范围匹配;液位传感器为开关量传感器;HMI设备选择西门子7寸触摸屏,通过RS232电缆与PLC控制器进行连接,可完成实时监测、控制工作[3,4]。PLC控制器输入/输出分配表如表1、表2所示。

3软件系统

3.1液位控制

液位控制算法采用高低液位开关量控制算法,通过HMI设备选择液位在1/2号传感器之间,或者在2/3号传感器之间波动。高于上液位,关闭进水阀门;低于下液位,打开进水阀门。

系统上电后,按照默认设置进行工作,并打开出水阀门供用户使用。液位控制设置1/2号传感器之间和2/3号传感器之间可选择的目的主要在于:秋冬季节热水需求量较大,而春夏季节需求量较小;宿舍等地分时段对热水需求量不同;针对不同时段、不同季节选择不同液位可以达到节能减排的目的。

3.2温度控制

对液体温度的控制采用单闭环PID算法,HMI设备面板输入给定温度,温度变送器返回实时温度,PLC采集给定和反馈计算偏差,并根据HMI面板设定PID参数进行运算得出控制输出,经过变频器放大后控制加热装置,最终达到对液体温度进行精确控制的目的。温度控制算法PID语句,给定参数、PID参数设定语句如图3所示。

多点温度检测,以出水口传感器为主参数计算温差,当温差达到HMI面板设定值后,接通接触器,启动搅匀电机,最终达到消除区域温差的目的[5]。

3.3 HMI监控界面

HMI监控界面主要功能有:①液位、温度实时显示;②液位、温度给定实时输入;③温度控制PID参数设定;④当前液位传感器编号选择;⑤工作时段设定;⑥故障报警及故障记录;⑦系统启动/停止功能等。

面板和外部按钮均有系统启动和停止功能,从安全方面考虑功能并不重复。外部按钮启动后,HMI面板启动按钮才能有效,面板启动按钮主要起到参数更新作用;外部停止按钮和HMI面板停止按钮均可起到系统停止作用,即停止加热、进水和出水。

4方案总结

由于方案针对大容量供应热水需求提出,系统验证时成比例的缩小容器体积、管道管径、电气设备功率进行。通过实验验证表明,本方案能基本消除区域温差,温度控制能达到±1°;在合理设置最高、最低液位和中间液位传感器位置前提下,能达到不间断持续供应热水的效果。

本方案可根据用户实际用水需求对阀门流量、加热量、温度传感器和液位传感器进行适当修改,以满足不同用户需求,控制方案改动小,应用价值高。如用户需要多个设备联网监控,只需在原有系统基础上增加PLC控制器网络模块和软件即可远程集中监控,系统方案可扩展性能好[6]。

参考文献

[1]柏承宇.一种基于PLC的智能温度控制系统设计[J].机械设计与制造工程,2015(11).

[2]康红明,贾春凤,李伟,江晓林,陈海波.基于PLC的液位和温度控制系统设计[J].工业仪表与自动化装置,2015(06).

[3]刘斌,赵丹丹.基于组态王的PLC温度控制系统设计[J].黑龙江科技信息,2015(08).

[4]邓绍华.基于PLC的蒸煮锅PID温度控制应用[J].广东科技,2013(10).

[5]王春辉,王志勇.电加热炉温度控制系统的PLC组态设计[J].技术与市场,2016(01).

热水供应系统 篇9

1 工程概况

1.1 建筑与系统概况

某宾馆位于广西南宁市兴宁区,总建筑面积14700m2,共21层,有195间客房及少量办公室。

宾馆采用集中式空调系统供冷,原空调系统采用第一代空调活塞机6台,单台主机总制冷量681kW,输入功率178kW;空调水泵使用分离式联轴器、卧式,冷却水泵和冷水泵各2台,每台功率30kW,定速运行;圆形冷却塔1个,功率为7.5kW,流量190m3/h。

改造前,宾馆的生活热水由燃油锅炉供给,每间客房按平均每日使用热水160L计算,则每天宾馆的热水需求量约31.2t。

1.2 原空调系统与生活热水供应系统能耗概况

根据宾馆后勤管理办公室提供的能源账单,2008年的柴油耗用量约22365kg;2010年空调系统的用电量为340000度,占宾馆总用电量的46%。如图1所示,2010年空调系统用电量峰值出现在7月份,用电量为74560度;8月份次之,用电量为71840度;1月、2月、12月份空调系统用电量为零;11月份用电量也较少,仅为400度。由此可见,空调系统能耗主要集中在夏季制冷,冬季几乎没有使用空调。由图1还可以看出,总用电量曲线变化几乎与空调系统用电量曲线变化一致。这说明宾馆的耗电量主要集中在空调系统,空调系统的能耗对整个建筑的能耗影响重大。

2 影响空调系统及生活热水供应系统运行的关键因素

2.1 冷源的选择对空调系统节能运行的影响

冷源是空调系统能量转换的场所,制冷设备转换效率直接影响到电能的消耗量和空调运行企业的运行成本。通常采用能效比评价冷机额定制冷工况,采用综合部分负荷值评价制冷机部分负荷制冷工况。节能运行的方法就是对冷源的选择。根据空调负荷变化规律,使机组所提供的制冷能力与用户所需要的冷量相适应,尽量使制冷机组工作在高能效比区,以期获得较高的平均运行效率[2]。冷却塔是冷源的组成部分,其功能为排除冷冻机冷凝侧的热量,冷却效果直接影响到冷机的效率。冷却水温度和室外湿球温度的差异可用来评价冷却塔的冷却效果。在该工程中,原有制冷机组为第一代空调活塞机,其标称能效比(COP)仅为3.82,在满足宾馆需冷量的条件下,可更换制冷机组,提高系统能效比。原有冷却塔为圆形,分水器故障率高、耗水量大、无PLC控制、节能率低,也值得改造。

2.2 冷却水泵、冷水泵节电技术对空调系统节能运行的影响

空调系统的输送能量失衡,大多为大流量小温差运行,电耗偏高。目前,许多空调主机已能够根据负荷变化自动随之加载或减载,但与制冷机组相匹配的冷却水泵、冷水泵却不能跟随负荷的变化自动调节负载,始终在额定功率下运行,造成了输送能量的浪费。因此,冷却水泵、冷水泵节电技术对空调系统的节能运行具有重要影响。该工程中,原冷却水泵和冷水泵都是在额定功率下运行,而宾馆的需冷量会随客房入住率变化,这就造成了输送能量与用户需能量的不匹配,增加了系统的输送电耗。

2.3 热源提供方式对生活热水供应系统节能运行的影响

生活热水的供给方式主要包括锅炉、太阳能集热系统、空气源热泵系统、地源热泵系统、余热回收等方式。热水供应方式的选择除了考虑其优缺点外,还要结合项目现场的实际情况,对方案技术的可行性进行充分的论证。该工程中原生活热水由燃油锅炉供给,锅炉能源安全系数低,系统设备陈旧,利用效率也较低,燃油锅炉的热效率不高于90%。

3 节能改造与效果分析

3.1 空调系统的改造与实施效果

2011年,该宾馆完成了空调系统的改造,改造主要采取了以下措施:(1)原使用第一代空调活塞机,现改用全封闭涡旋压缩机模块,单台主机总制冷量642kW,输入功率129kW,所选机组总制冷量虽比原参数少38kW(占总冷量的5%),但其制冷量完全满足使用要求。(2)按新选主机的水流量要求:冷却水流量159m3/h,冷冻水流量133m3/h。根据计算及参考该工程实际运行的数据表明,选用DFW125-160A/2/18.5型号的整体式水泵(设备参数:L=150m3/h,H=28m,N=18.5kW),变流量控制,均能满足冷却水、冷冻水系统要求。(3)原配备圆形冷却塔1个(功率7.5kW,流量190m3/h),现改用方形冷却塔2个(单个冷却塔参数:功率4kW,流量100m3/h),同时配备PLC节能控制箱,可设定温度后,冷却塔根据气温变化及主机要求的冷却水流量变化,自动切换冷却塔开(停)的数量,既能满足系统正常运行,又达到节能的目的。

空调系统改造后,通过数字式计量电表,实时监测系统的用电量。2010年和2011年改造前后空调系统每月用电量如图2所示。

由图2可知,空调系统7月份用电量最多;而节电量最大的月份出现在9月,空调系统改造后该月共节电30560度。由图2还可看出,夏季(6～10月)空调系统节能率呈上升的趋势,6～10月份,空调系统平均节能率达到了42%。

统计2011年1～12月份用电量数据,该宾馆空调系统2011年用电量为199840度,比改造前节电140160度。2010年宾馆的客房入住率为78.65%,而2011年宾馆的客房入住率达到了83.07%(该数据由宾馆管理办公室提供)。在客房入住率提高的情况下,节电量还如此可观,说明节能改造实施效果显著。

按照目前该宾馆在南宁地区的电费价格约为1元/kW·h,则每年该空调系统节约的费用为14万元。根据该宾馆管理办公室提供的空调系统改造投资总额,计算得出该项目静态投资回收年限为3.6年,符合《公共建筑节能改造技术规范》(JGJ176—2009)的技术改造要求。

3.2 生活热水供应系统的改造与实施效果

结合该宾馆项目现场的实际情况,对生活热水供应系统改造方案进行了论证,采取了以下改造措施:宾馆原来使用燃油锅炉制备热水方式供热水,现在改为夏天用空调系统余热回收供热水,冬天及过渡季节用空气源热泵热水系统供热水。经计算,机组每天能回收的余热大于宾馆每天所需的热水的热量。只要开启中央空调制冷,即可利用余热回收免费获取热水。

空气源热泵热水系统包含:热泵热水机组4台,其中2台,每台制热量38k W,额定制热功率9.45kW,额定出水量950L/h;另外2台,制热量38kW,额定制热功率8.8kW,额定出水量817L/h。热水加热循环泵5台(三用两备),输入功率960W,额定流量18L/min,额定扬程20m。增压泵1台,输入功率960W,额定流量50L/h,额定扬程20m。末端回水泵2台(一用一备),配用功率1.1kW,流量12.5m3/h,扬程12.5m。圆桶型水箱3个,每个容积都为5t。

生活热水供应系统改造后,原燃油锅炉不再使用,根据数字式计量电表实时监测的数据,2011年空气源热泵热水系统耗电量为75240度。在满足宾馆热水需求的情况下,对比改造前耗油量和改造后的耗电量数据。2011年,该宾馆电费价格按1元/kW·h计算,则空气源热泵热水系统的能源费用为75240元。改造前柴油耗用量约22365kg,2011年柴油平均价格按7.6元/kg计算,则燃油锅炉的能源费用为169974元。故改造后,空气源热泵热水系统每年可为宾馆节约94737元的费用,投资回收年限仅为2年,节能效益和经济效益显著。

4 结语

(1)冷源的选择,水泵节电技术是影响空调系统节能运行的重要因素。合理地对冷源进行选择,采用变频水泵技术的改造模式适用于广西地区公共建筑节能改造。

(2)热源提供方式对生活热水供应系统节能运行影响显著,合理的热源提供方式可为企业带来可观的节能效益和经济效益。

摘要：通过工程实例,介绍广西地区公共建筑中空调及生活热水供应系统节能运行和改造的关键影响因素,提出提升公共建筑空调系统与生活热水供应系统运行效率的改造与优化措施,为类似工程提供参考。

关键词：广西,公共建筑,空调,热水供应,系统,节能改造

参考文献

[1]薛志峰.既有建筑节能诊断与改造[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.

[2]涂逢祥.建筑节能[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.

热水供应系统 篇10

1.1 太阳能-地埋管热泵供暖其优热性

太阳能是一种清洁的可再生能源, 取之不尽用之不竭;地表浅层是一个巨大的太阳能集热器, 收集了47%的太阳辐射到地球上的热量, 因此, 浅层地热能也是一种无限的、清洁的可再生能源。

太阳辐射受到昼夜和阴雨天气等因素影响, 具有间歇性和不稳定性, 单独利用太阳能进行供暖需要很大的集热器面积, 而且需要庞大的蓄热装置或备用热源.太阳能-地埋管地源热泵系统是将太阳能和浅层地热能相结合利用的一种系统形式, 既利用了这两种清洁可再生能源, 又能克服各自的缺点, 这是比较完美的系统相结合的一种典范。

1.2 系统组成和运行模式

1.2.1 系统组成

太阳能-地埋管地源热泵供暖系统原理图如图1所示。

该系统主要由四个子系组成, 分别为太阳能集热系统, 热泵机组、地埋管换热系统和地板辐射供暖供冷系统。各子系统均为闭环系统, 通过板式换热器进行换热。

1.2.2 系统运行模式

该系统的冬季运行模式有如下三种:

1) 太阳能和地埋管地源热泵交替供暖———即白天晴天利用太阳能集热器收集的热量直接供暖, 阴天和晚上采用地埋管地源热泵供暖。这种运行模式的好处是直接利用太阳能供暖而不经过热泵, 能节省一部份电能, 而且省去了蓄热水箱, 减少了初投资;同时地埋管换热器间歇运行, 使土壤温度得到及时恢复, 热泵供热系数较为稳定。

2) 太阳能热泵和地埋管地源热泵交替供暖———即白天太阳能集热器的水温达不到供暖要求的水温, 所以通过热泵提升水温后再供暖。

3) 同时利用两种热源的联合供暖———即同时利用太阳能集热水温经板换提高地埋管循环水温再通过热泵机组, 水温达到要求后供热。

1.3 系统供暖性能评价参数及实验结果

介绍的实验地点为我国严寒地区哈尔滨市, 供暖实验时间为2007年12月5日开始, 连续运行至2008年4月15日, 共132d。其中2008年3月15日～4月15日为供暖末期, 热泵停止运行, 仅靠太阳能直接供暖。供暖实验结果见下表1。

从表1可以看出, 系统供暖性能系数达到8以上, 热泵性能系数达到4以上, 所以此套系统节能效果显著。而供暖保证率偏低, 主要是实验建筑刚刚建成, 无人居住、室内无热源, 便得室温上升缓慢采暖实验前期达不到18℃标准而造成的。

1.4 系统供暖运行实测结果评述

从太阳能直接供暖时地板供回水温度变化曲线图中可知, 地板供水温度变化较大, 在20℃～28℃之间变化, 平均供水温度为24℃, 从地埋管地源热泵运行时热泵机组冷凝器进出口水温 (即地板回供水温) 曲线图中可知, 地板供水温度在20.7℃～23.3℃之间变化, 平均供水温度为22℃, 供回水温差为2℃～3℃。测定期间室外实测温度在-30℃～-5℃之间变化, 相应室内平均温度总体在16℃～21℃之间波动。因此可以认为, 对于严寒地区的节能建筑, 当末端采用地板辐射供水时, 地板供水温度较低也可以满足室内温度的设计要求, 同时冷凝器的冷凝温度降低也将提高热泵的COP值。

由于两种供暖方式供水温度都偏低, 如果末端采用的是普通的散热器或风机盘管等装置, 都不能满足它们对热源温度的要求, 也就不能使室温达到设计要求, 但是对于地板辐射采暖系统, 它的低温供暖特点恰恰与这种供暖模式相适合。

实险结果证明, 将太阳能与地埋管地源热泵相结合, 能“取长补短”, 合理利用两种可再生能源, 再与地板辐射供暖末端装置相结合, 能取得显著的节能效果。

该系统不但可用于冬季供暖, 也可用于夏季供冷, 不过应增设辅助热源 (锅炉) 和辅助冷源 (电制冷机) 才可得到实际应用的保证。

2 太阳能-地埋管地源热泵并联热水供应系统

太阳能-地源热泵混合热水系统将地源热泵与太阳能结合在一起, 既可以克服热泵长期运行造成地下土壤温度的降低 (或升高) , 给土壤温度场一个恢复期, 并且可以减小地埋管换热器的埋地深度和占地面积;又可以避免太阳能受天气、季节、日照时间以及昼夜变化的影响, 实现连续供暖和供应生活热水。

2.1 系统组成及运行规则

此系统装置以广东工业大学某学生公寓为例, 为384名学生提供生活热水, 一天所需50℃的生活热水约18t (按规范人均需热水45L计) 。该系统的原理图如下图2所示。

系统运行规则设置如下:由循环泵、太阳能集热板以及太阳能水箱组成的太阳能热水系统在白天 (06:00--18:00) 自动循环吸热。凌晨01:00电磁阀打开, 太阳能水箱往地热水箱补水。地热水箱中装有温度感应探头, 感应温度若低于设定温度 (50℃) , 则启动地源热泵系统, 对地热水箱中的水进行循环加热, 至设定温度后停机。04:00启动太阳能补水阀 (原有系统) , 往太阳能水箱自动补自来水, 直至太阳能水箱高位水位开关响应 (太阳能水箱补满) , 切断电磁阀。18:00是学生用水时间, 启动供水泵, 往楼顶的小水箱补水, 小水箱装有水位开关, 可以根据水位开关的响应实现自动补水。

2.2 并联系统热水供应冬季运行特性

对于夏热冬暖地区以广州为例, 冬季运行系统测试情况如下:第一种情况, 太阳能热水温升与当天太阳能辐射照量的关系, 两个测试阶段平均每天太阳能辐射量分别为11.5MJ/ (m2·d) 和10.1MJ/ (m2·d) , 属于较低水平, 使得太阳能热水系统在循环一天后 (6:00-18:00) 热水温升幅度保持在8℃～18℃, 即当时自来水温度为20℃左右, 热水温度达到28～38℃。从实测结果看出, 太阳能热水的温升幅度随太阳能辐射照量的增大而增大。此种情况单靠太阳能量的热水温度满足不了学生浴室的要求。

第二种情况, 白天平均气温和太阳能下水温变化关系的测定, 其中太阳能下水温度指的是太阳能热水系统循环一天后 (6:00-18:00) 被加热水的温度。经过两阶段的测定结果如下:一阶段平均气温为22℃, 太阳能下水温保持在35℃左右;二阶段平均气温为13℃, 太阳能下水温保持在25℃左右。可以看出, 太阳能下水温变化与室温度变化基本一致。

从以上两种情况测定结果得出如下结论, 在太阳能辐照量不足、环境温度较低的冬季, 仅依靠太阳能无法把热水直接加热到50℃, 无法达到生活热水的水温标准, 不能直接提供给学生使用, 因此需开启辅助加热系统。

2.3 系统冬季最佳运行模式

通过系统运行实测数据得出如下合理的运行模式, 在晚秋和初冬时期, 太阳能对系统热水温度的提升的贡献较地源热泵系统的大, 因此, 此阶段宜采用太阳能为主, 地源热泵为辅的运行模式。在深冬季节, 太阳能对系统热水温度提升的贡献较地源热泵系统的小, 因此, 此阶段宜采用太阳能为辅地源热泵为主的运行模式或完全采用地源热泵的运行模式。

2.4 特点和结论

太阳能热水系统在太阳辐射的量不足, 环境温度较低的冬季无法满足生活热水的需求, 而造成的太阳能-地源热泵并联热水系统不但在冬季可以满足学生公寓对生活热水的需求, 而且系统的换热效率平均值达4.0以上, 属节能系统。

在冬暖夏热地区, 冬季运行时, 由于地埋管换热器的冷水温度始终保持在0℃以上, 因此地下循环冷水无需添加防冻剂。

通过测定地埋管换热器的单位长度热流量可达60W/m以上, 冬季依然可以保证正常的热水供应, 因此地源热泵系统在冬暖夏热地区的应用前景非常看好。

摘要：介绍了太阳能--地埋管地源热泵在严寒地区联合使用的地板辐射采暖系统以及在冬暖夏热地区并联使用的热水供应系统。分别介绍了二个系统的组成、运行模式、运行规则及特点。实践证明该套系统是成功的, 达到因地制宜和节能的目的。

关键词：太阳能,地埋管地源热泵,地板采暖,热水系统,运行模式,规则及特点

参考文献

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