采暖系统三能耗对比分析.doc

北京聚天华节能科技发展有限公司采暖系统能耗对比分析北京聚天华节能科技发展有限公司自主研发生产的双源热泵太阳能采暖系统具有清洁环保，运行节能高效等特点，在建筑密度较小的城市郊区拥有非常广阔的市场前景。本系统与市场上现有的传统产品相比，具有非常明显的综合运行节能优势。这将在我国未来的社会经济运行过程中逐渐发挥出其重要的节能减排作用。以下就是我公司就本新型产品的具体优势与传统采暖能源系统的实际性能进行详尽的对比分析。一、 双源热泵太阳能采暖系统的节能优势本采暖系统的核心组件就是双源热泵机组。此机组可以分别以土壤源和太阳能集热蓄热系统为低温热源向建筑内部提供温度稳定（4050）的采暖热能，并根据太阳能集热系统的运行状况在上述两种工况间自由转换，从而实现了土壤源和太阳能蓄热交替使用并稳定供热的综合节能运行效果。这样既弥补了太阳能集热系统蓄能波动大的缺点，又解决了土壤源热泵长时间运行后蒸发吸热恶化，能效比降低的难点。同时本产品系统还引入了先进的节能运行思想。首先，系统对采暖期的建筑采暖热负荷进行细部划分（采暖季可划分成采暖过渡季和采暖严寒季），并根据不同时期的采暖负荷强弱调整采暖运行方案，从而实现整个采暖期内的初步综合运行节能。其次，经更进一步研究，本系统可依靠强大的智能化控制系统，对建筑采暖能耗需求进行实时监控，在建筑内无人值守时，系统自动降负荷运行，而有人生活工作时，系统自动满负荷供热。在上述整体式自动运行控制的有力保证下，过渡季节和无人值班采暖运行段内，系统整体运行日能耗可控制在每百平方米10度电左右。而满负荷采暖段内也可实现比传统地源热泵运行节能50%的效果。二、 传统地源热泵采暖系统在几种热泵采暖系统（水源热泵、地源热泵、空气源热泵）中，地源热泵采暖系统是性能最可靠，且节能效果相对较好的。水源热泵对大部分地区的底层的地下水资源破坏非常严重，而空气源热泵在北方冬季的严寒期内基本不能正常运行。目前的地源热泵系统在采暖工况下，能效比基本处于3.54之间。即热泵系统运行每耗费1度电可以向建筑内提供相当于3.54度电的采暖热能。在北京的严寒季里，该系统的每百平方米的日耗电量将达到55度。但是，地源热泵长时间连续运行后，其地源井周围的土壤温度会明显下降，这将导致机组运行效率降低，能效比下降，即要得到相同的采暖热能，机组的运行功耗将显著上升。尤其在采暖严寒季里，这一缺陷尤为明显。而对于上面说到的双源热泵采暖系统，因为两个热源可交替工作为建筑供暖，所以系统与传统地源热泵相比自然具有明显的先天性能优势。三、 传统燃煤锅炉采暖系统各种大大小小的燃煤锅炉是我国目前应用最广泛的采暖热源设备。在我国现有的经济生活中，占有非常重要的地位。同时，它也是我国能源粗放型经营模式的代表。究其缘由，主要是因为我国的煤炭储量丰富，目前市场的零售价也比较低，同时各种小型的燃煤锅炉成本低廉。但是小型的燃煤锅炉燃烧效率和自动化程度都比较低，在采暖的综合运行过程中，整体效率很低，目前的水平只能保证60%左右的能源利用率。在当今能源日趋紧张的条件下，能源价格显著上升，该系统的能耗成本也在不断上升，它广泛应用使我国的经济运行背负了巨大的能耗包袱。并且，由此造成的污染问题也越来越严重。痛定思痛，为了更长期的可持续发展利益，我们不得不转换思想，通过产业结构优化调整使国民经济发展获得新生。四、 燃气锅炉采暖系统天然气作为一种相对清洁的燃料（与煤炭和汽油、柴油相比），目前是我国大力倡导的替代型燃料。主要用于工业生产、汽车燃料及居民生活使用。但是，天然气毕竟也是不可再生性的化石能源，全球储量同样有限。据相关数据估算，现有全球探明储量只够开采消费73年。因此国家发改委对这两年天然气在工业应用和汽车燃料方面的无序过渡扩张多次表示担忧，并对这两方面的供气价格作出了大幅政策调整。当然考虑到民生问题，尽管民用天然气也在不断上升，民用天然气价格暂时仍处于低位，拿北京为例，目前民用天然气价格只有2.05元每立方米。为了应对我国天然气消费的增长，随着国内气源开采成本的提高和进口气源的建设。天然气价格将不可避免的上升。天然气锅炉的燃烧效率和自动化程度都比燃煤锅炉高，燃烧造成的污染物排放相对较小。但是燃料价格未来上升的幅度更大，其运行的经济性仍会进一步降低。五、 电热采暖系统电热采暖系统有两种不同的形式，电锅炉采暖和电热电缆地板采暖。电锅炉采暖是用电将水加热，再将热水通入建筑进行供暖的方式。电热电缆地板采暖则是将电加热导线直接预埋在建筑的地板里，通电直接加热建筑。不管是哪种方式。电加热采暖都是一种清洁的能源利用方式。但是，电是一种高品位能量。用电能之间应用在采暖这样的低品位能耗过程中是一种极大浪费。而且我们在获取电能时往往要通过耗费大量化石能源，这一过程所造成的污染也非常严重。因此用电能来采暖，无形中只是将污染源转移到电厂罢了。另外，电采暖的运行费用非常昂贵。这一点在下面的对比分析中是一目了然的。综合以上各项论述，我们可以得出一个定性的结果。在以下的分析中，我们可以通过范例得出一个更加详尽的量化对比结果。六、 范例工程采暖系统对比分析工程概况：怀柔某度假庄园，别墅建筑面积600m2，另有员工用房200m2，别墅中有一小型游泳池还需要定期加热。因别墅中居住人员不固定，双源热泵太阳能采暖系统还可提供分时分区节能运行控制来进一步实现节能，而其它采暖系统则只能提供一般的自动控制，至于庄园现有的燃煤锅炉系统则完全依靠人工操作运行，能源利用效率很低，据庄园内的工作人员介绍，原来庄园每年用于冬季采暖的燃煤消耗达到50吨左右。能耗分析：（1）景区建筑采暖热负荷景区内建筑采暖面积约600平方米，在过渡季节，采暖热负荷较小。单位面积采暖热指标取qT40W/m2。则景区建筑供暖功率为QTA×qT600×4024kW在冬季更为寒冷的时间里，建筑采暖热负荷明显增大。单位面积采暖热指标取qW100W/m2.则这时的景区建筑供暖功耗为QWA×qW600×10060kW（2）庄园游泳池加热热负荷游泳池设计水温27，室内温度28，新水基准水温15。游泳池长25米，宽4米，池壁做好防水保温，外侧为混凝土构件。游泳池加热热负荷由池水表面蒸发散热QS，池壁及管道设备热损失QL，以及补充新水预热所需热量Qf三部分组成。 QS (1 /) (0.0174w + 0.0229)( p b- p q) A s (B / B)式中 QS 游泳池或水上游乐池水表面蒸发损失的热量（kJ/h）； s 压力换算系数，取133.32Pa； 水的密度（kg/L）； 与游泳池或水上游乐池水温相等的饱和蒸汽的蒸发汽化潜热（kJ/kg）； 25002.35tw 游泳池或水上游乐池水表面上的风速（m/s），按下列规定采用：室内游泳池或水上游乐池0.20.5m/s；室外游泳池或水上游乐池23m/s；p b 与游泳池或水上游乐池水温相等的饱和空气的水蒸汽分压力（Pa）；p q 游泳池或水上游乐池的环境空气的水蒸汽分压力（Pa）：A s 游泳池或水上游乐池的水表面面积（m2）；B 标准大气压（Pa）；B 当地的大气压（Pa）。将参数带入公式得QS63592kJ/h=1526.2MJ/day池壁及管道设备热损失QL，随季节有所波动，冬季最大。夏季按QS的20计算，冬季按QS的30计算。根据庄园游泳池使用情况调查，游泳池使用过程中，每隔23个月进行全面换水，在此期间并不补充新水，只通过加药完成池水净化。这样新水预热并不是持续负荷，可考虑通过太阳能蓄热系统临时供应。每次新水预热所耗热量为Qf4.187×103×1.5×25×4×（2715）7536.6 MJ（3）员工用房采暖热负荷员工用房建筑采暖面积200平方米，在过渡季节，采暖热负荷较小。单位面积采暖热指标取qT40W/m2。则景区建筑供暖功率为QTA×qT200×408kW在冬季更为寒冷的时间里，建筑采暖热负荷明显增大。单位面积采暖热指标取qW100W/m2.则这时的景区建筑供暖功耗为QWA×qW200×10020kW综合以上各项热负荷，可以得到渡假庄园内一年内各个时间段内的热负荷。在每年4月至10月的非供暖季里，庄园内的热负荷只有游泳池加热还有少量的生活热水用热。综合起来得出Q1QSQL1.2 QS1831.44 MJ/day换新水时还会产生临时热负荷Qf7536.6 MJ在每年的11月至12月中旬，还有来年的2月中旬至3月底，庄园内除去以上游泳池加热负荷外还要产生过渡季采暖热负荷。其中员工用房的过渡采暖负荷为稳定负荷，而景区建筑采暖负荷会在值班采暖负荷与过渡采暖负荷之间波动。（值班采暖负荷只有过渡采暖负荷的50）经过一周的景区采暖负荷加权平均再与员工用房过渡采暖负荷相加后得过渡季庄园采暖负荷为Q215.4+823.4kW2021.76MJ/day以上两项热负荷需由太阳能集热系统完全承担。在每年12月下旬至来年2月中旬的两个月时间里，环境相对寒冷，需要太阳能与燃煤锅炉联合供暖，热负荷为Q338.6+2058.6kW5060.6 MJ/day各种能源供热系统的经济对比分析表能源对比项双源热泵太阳能采暖系统 地源热泵燃煤锅炉燃气锅炉电加热能耗标准800m2采暖加小型游泳池加热系统规格太阳集热器60块30kW热泵100KW热泵地源井12个0.23MW0.16MW0.1MW供热设备地板采暖地板采暖散热器散热器散热器供热温度40-6040-60608060806080设备初投资263600228000500006800065000采暖期129天，过渡季90天（北京冬季日均温度5的天数）能耗效率太阳能45COP3.5608295日均能耗费（过渡季）9133.8180.3243.2563.3日均能耗费（严寒季）69273.5323.5435.11007.6运行人工费（元/年）1000 （智能全自动）1000 （全自动）10000 （人工）1000 （自动）1000（自动）排污费2000/年年综合费450123708.540843.539856.990993.4五年总投入357340420502292643309768593530十年总投入5022106946806205656378611304548系统寿命20-30年20-30年10-15年101510-15环境污染无无严重明显间接产生CO20087.5吨/年44 吨/年间接以上是根据产品在北京地区标准系统规格统计的一份与相关产品的经济对比分析。表中设计的能源价格均按市场现行平均价格计费（2009年5月11日参考）电： 0.5元/度（居民用电）煤： 800元/吨 （燃烧热值按 29307.6kJ/kg 计算）柴油： 5.5元/升 或7.75元/Kg （燃烧热值按 42500kJ/kg 计算）天然气： 2.05元/Nm3 （燃烧热值按39.6MJ/Nm3 计算）各年投入到n年后均须考虑资金的时间价值，资金年利率以银行基本利率5.94%（五年以上贷款）为准，复利终值按下式计算F=Ai×（1+p）n-i由上表可知，与其它能源供热系统相比，十年内双源热泵太阳能供热系统的节能运行所形成的综合经济效果就已经非常明显了，在之后更长的系统运行过程中，用户将会越来越多的享受到我公司节能环保新型产品的经济实惠和卓越性能。随着未来若干年中，煤炭、石油及天然气等能源成本的进一步提高，双源热泵系统的性能价格优势将更加明显，市场前景无限。7http：/www.jointware.com.cn