分布式供热与传统供热系统的对比分析
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浅谈对建筑供热采暖方式的认识目前,在我国的市场经济下,建筑物的供热采暖的方式不尽相同,而不同的供热采暖方式又会极大影响人们的生活质量以及城市的环境。
在现代的城市建筑中,超高层和高层建筑已经成为主流,所以对于高层建筑的供热取暖方式则成为人们眼前亟待解决的一个问题。
我们在这里对集中采暖和分散采暖两种不同的供热采暖方式,对它们各自的优势和劣势进行分析比较。
1.集中供热取暖的优势劣势在我国北方的城市地区的住宅,由于冬季严寒,供热采暖可以说是必不可少的,集中供热是目前北方城市建筑主要采取的供热取暖方式。
集中供热主要是在区域锅炉房来进行建筑的热力集中供给。
通过外部的管道网络,将热水输送到居民家里的散热器中,从而达到给人们供热取暖的目的,集中供热一般以一个单元或者是整个住宅楼来作为一个供热采暖的系统。
我国的能源结构一直以来都是以煤炭为主,而在计划经济时代,集中供热有效的解决了人们分散燃煤取暖的供效率低以及取暖环境差等问题,比较适应于当时的社会需求、社会消费结构以及人们的生活节奏。
然而,在如今新的市场机制以及环境保护机制下,集中供热这种供热方式,特别是单纯的生活用集中供热,开始逐步显露出许多的不适性,出现了许多的问题。
1.1大气污染问题由于受到资金和成本的限制,我国目前的集中供热技术还相对比较落后,还是采用燃煤锅炉来产热,然后按面积来收取热费。
而集中供热虽然可以解决人们传统分散取暖环境下的除尘和空气质量问题,但这也只是变低空污染排放为高空排放而已。
而供热的燃煤锅炉,其二氧化硫、二氧化碳和一氧化碳等有害气体的排放总量并没有减少,这种污染转移的供热方式,使得各地的集中供热企业变成了环境污染的首要责任人。
而如果要采用新的技术来供热,通过采用洁净燃料等,虽然是可以减少有害气体的排放,但其运行成本也会大大增加,对于一般的消费者来说就很难接受。
1.2消费群体问题集中供热采用的是集中的供热,对供热区域进行定Ⅱ寸,定点的供热方式,这种方式无法适应对于市场经济下的商品供应方式。
分布式变频系统与传统式供热系统的探讨摘要:本文简单的介绍了传统式供热系统与分布式变频系统的流程和特点,并对两种系统设计、运行做出分析,同时对分布式变频系统的前景作了展望。
关键词:传统式供热系统分布式变频系统加压泵abstract: this paper briefly introduces the traditional heating system and frequency conversion system process and distributed the characteristics of two kinds of system design and operation to analysis, at the same time described prospects of distributed frequency conversion system.key words: traditional heating system distributed frequency conversion system pressure pump中图分类号:tu833+.1文献标识码:a文章编号:1.概况城市供热是以保证人们生产生活用热为目的的,在我国自改革开放以来,把节约能源改善生活环境放在首位,各个地区的采暖热源由原来耗煤量大、污染严重的的小锅炉,改变成由区域性锅炉房或者大型火力发电机组做为城市采暖的热源,城市的集中供热得到迅猛的发展。
中国做为能源消耗大国,近几年为实现我国的可持续发展战略,国内很多地区都采用了一种新型的供热系统,叫做分布式变频泵系统。
该系统为一种新型的循环泵多点布置形式,与传统的供热管网循环泵单点布置相比,具有节约电能、运行成本低的特点,以下就对传统式供热系统与新型的分布式变频泵系统做简单的论述和比较。
2.传统式供热系统在国内实行了集中供热的城市的,不论是以区域性锅炉房做热源,还是大型火力发电机组做为热源其室外管网系统大多都采用了传统式的供热系统,即运行时通过热源产出高温水,在热源处设置一台或者多台循环水泵,为整个系统的一级管网提供动力。
居住建筑各种供热方式的对比分析摘要:简要分析了集中供暖和分户供暖的优缺点,指出由于循环水泵的调节刚性是导致集中供暖能耗偏高的一个重要原因,综合考虑能源结构以及使用的灵活性和费用分摊的实际困难后认为居住建筑尤其是房开居住建筑目前最合适的供暖方式应该是单体式的热泵空调器。
关键词:居住建筑各种供热方式对比分析随着居民生活水平的提高,我国供暖范围呈现出迅速扩大的趋势,原先不属于设计供暖范围的长江流域地区要求供暖的项目也是数不胜数,并且逐渐发展成一种基本要求。
供暖方式大的分类有两种:集中供暖和分户供暖,传统的集中供暖包括城市热力管网集中供暖和区域锅炉房集中供暖,燃料以煤为主,也有少数地方使用天然气的。
由于供热管网的水力平衡问题使得有的房间过冷、有的房间过热,因为末端一般不具备单独调节性,所以过热的房间很多用户就开窗降温,造成直接的能源浪费,而过冷的房间用户就只能自行采取一些辅助手段。
集中供暖还有一个大缺点就是如果不到固定的采暖季节,即便天气再冷,用户也没有暖气用,而供暖期间不管用户使不使用都得交费,因此缺乏灵活性。
最近几年发展起来的热泵形式的集中供暖为了兼顾夏季制冷需要,室内末端一般采用风机盘管,当然也有少数工程采用低温地板辐射供暖。
常用的热泵主机分为空气源热泵和水源热泵两大类,从地理范围来说水源热泵的应用范围比较广,全国各地都可以用,但受限于具体工程项目的水源情况,水源热泵的实际应用范围相对来说就要小得多;空气源热泵虽然在寒冷的东三省和内蒙古不宜使用,但在全国其他地区基本都是一个可以考虑的选择,当然可以考虑纯粹是从技术的角度而言的,如果综合初投资和运行费用之后,对房开商的住宅项目来说这种方案则几乎没有可取性。
因为空气源热泵能效比较低,大致在2.5~3.1的范围,即使与家用空调器相比也没有优势,调节性能更无法与分散使用的家用空调器相比,另外加上水系统的循环水泵电耗这一块,即便号称10%~100%无级调节的螺杆式空气源热泵机组,用在住宅项目上的综合能耗也起码高出分散使用的家用空调器30%以上。
天然气分布式能源和燃气热电联产有“十大”不同1、定义不同。
按上面的观点,天然气分布式能源的定义采用国家四部委发布《关于发展天然气分布式能源的指导意见》中的表述,“天然气分布式能源是指利用天然气为燃料,通过冷热电三联供等方式实现能源的梯级利用,综合能源利用效率在70%以上,并在负荷中心就近实现能源供应的现代能源供应方式,是天然气高效利用的重要方式。
与传统集中式供能方式相比,天然气分布式能源具有能效高、清洁环保、安全性好、削峰填谷、经济效益好等优点”。
关于热电联产的定义,小编查阅了国家发改委2011年6月30日发布修改后的《关于发展热电联产的规定》(国家发展和改革委员会令2011年第10号)和国家发展改革委、国家能源局、财政部、住房城乡建设部、环境保护部等五部委2016年发布的《热电联产管理办法》(发改能源〔2016〕617号),遗憾的是两个政府文件中并没有关于热电联产的定义解释。
梦里寻他千百度,历经千辛万苦终于在国家住建部2011年发布的修订版行业术语标准《供热术语标准》(CJJ/T55-2011)找到了相关解释,《供热术语标准》中提到“热电联产是指由热电厂同时生产电能和可用热能的联合生产方式。
”2、两者所生产的二次能源产品不同。
,蓝海能源认为天然气分布式能源主要有冷、热、电三种二次能源产品,讲究的是“温度对口、梯级利用”,也就是说能源充分利用,最大程度地利用能源避免能量浪费。
而热电联产只是对热和电做了要求,《供热术语标准》中关于热电联产的概念也仅仅提到了电能和热能。
同时,根据国家发改委2011年6月30日发布修改后的《关于发展热电联产的规定》(国家发展和改革委员会令2011年第10号),“在进行热电联产项目规划时,应积极发展城市热水供应和集中制冷,扩大夏季制冷负荷,提高全年运行效率”,文中将热电联产项目与热水供应和集中制冷是作了明确区分的。
由此可见,是否供冷也可以作为区分燃气热电联产和天然气分布式能源的一个标志(注:不是唯一的标志)。
家庭采暖六种方式比较目前,北京的开发商在楼书、广告和销售说辞上虽然把供暖设备说得“花样多”,科技创新多,但从大的方面看,主要分集中供暖和分户供暖两种。
具体从供暖设备设施看,主要分为六种:一是集中供热:这是比较传统的供暖方式,主要又分两种:市政热力管网或小区内锅炉集中供热。
以这两种方式集中供暖的小区主要分布在城区市政热力管线分布的区域以及2002年以前没有市政热力管线分布区域的小区,2003年以后,市政热力管线不能到达的区域开发的新楼盘,很多采用户式独立供暖,开发商多不再建小区供热锅炉集中供暖。
二是分散式采暖方式:即每户独立成一个供暖体系。
常见的有3种形式:1.小型户式燃油、燃气或电锅炉:如最早回龙观经济适用住房小区里采用的燃气壁挂炉。
2.电热膜及电热导体采暖方式:如双裕花园采用的电热膜供暖系统。
3.电暖气三是变频空调,冬季供热、夏季制冷。
四是水源中央空调系统:又称地源热泵,利用地下20-30米处12℃~35℃左右的地下水资源或各类水源,夏季提供5℃~7℃的冷水给房间供冷;冬季提供45℃左右的热水给房间供暖,如锋尚国际公寓。
五是地热采暖:近几年一些地下有热水资源的楼盘采用了这种采暖方式。
六是户式中央空调系统:此系统主机为风冷式小型冷热水机组,房间内采用送风道或风机盘管。
从供暖系统的终端看,即具体到房子里,热能是以一种什么样的形式让房子暖和,主要有自然对流、辐射、热风三种方式。
通常看到的暖气片便是通过自然对流供暖,辐射供暖包括电热膜、电缆以及地板采暖;热风主要是空调机。
如有的小区虽然采用的是壁挂炉,但终端也采用地板采暖。
■六种供暖方式各有所长1、市政热力管网:市热力集团把市政热力通过管线输送到住户家中是最清洁最有保证的一种供暖方式,目前的收费情况是:市热力集团供应的民用供暖价格为采暖季每建筑平方米24元;供应旅游饭店、使馆、出租公寓的供暖价格仍为采暖季每建筑平方米30元。
但由于目前北京很多住宅楼每套住宅内没有分户计量的阀门和热表,这种供暖方式的缺点也就暴露无遗:住户不能根据自己的需要调整热量,住与不住,用多少都得统一交钱。
分布式供热与传统供热系统的对比分析
作者:王振兴
来源:《城市建设理论研究》2013年第09期
摘要:介绍了分布式循环泵供热系统的基本原理,经过与传统供热比较显示出分布式变频泵供热系统在节能方面取得的良好效果。
关键词:分布式供热;传统供热;对比分析;原理
中图分类号:TU833 文献标识码:A 文章编号:
随着集中供热系统的不断发展,供热管网规模的逐年增加,城市规划的不断调整,供给用户或热力站的负荷也发生了变化,造成了管网的局部水力失调,局部用户或热力站的资用压头不足。
同时传统的调节方式耗电多,不能满足用户的各种运行工况,特别是在大的供热系统中,其弊端尤为突出。
而分布式变频系统可以解决管网的水力失调,降低管网的输配能耗,实现管网的变流量调节。
分布式变频系统所体现的这些优点使得其在越来越多的工程中得以应用。
1.分布式变频泵系统的原理
在传统的供热枝状管网系统中,一般是在热源处或换热站内设有一组循环泵,根据管网系统的流量和最不利环路的阻力选择循环泵的流量、扬程及台数;管网系统各用户末端设手动调节阀或自力式流量控制阀等调节设备,以消耗掉该用户的剩余压头,达到系统内各用户之间的水力平衡;个别既有热网由于用户热负荷的变化,资用压头不够,增装了供水或回水加压泵,但由于不易调节,往往对上游或下游用户产生不利的影响。
随着新型调节设备和控制手段的出现,使得对水泵的数字控制成为可能,这样理论上可以取消管网中的调节设备,代之以可调速的水泵,在管网的适当节点设置,以满足其后的水力工况要求。
如果控制管网中适当节点的压差,该点称之为压差控制点,对于主循环泵的选择,只要能够满足流量和热源到压差控制点的阻力即可,这样可大大降低循环泵的扬程,使得主循环泵电机功率下降许多;经济控制点之后的每个用户设置相应分布变频泵,成为分布式变频泵系统,使得原来阀门节流的能量不再白白地损失,由于水泵可用变频器调速,主循环泵可大大降低电能消耗,理论上可省去调节设备,同时供热系统可工作在较低的压力水平,系统更加安全。
2.分布式供热与传统供热的比较
由于传统供热系统中循环水泵的设计方法, 从根本上造成供热系统近户端形成过大的资用压头,极易形成水力失调,并为大流量小温差运行方式提供了平台。
分布式供热则是在热源处设置扬程较小的循环泵, 然后在外网沿途设置多个加压循环泵,采用“接力棒”的办法,共同实现热媒
的输送工作。
热源处设置的循环泵只承担热源内部的水循环, 换热站内的循环泵则承担热媒输送和保证热用户必要的资用压头的功能, 并通过变频装置实现变流量调节。
这种方式基本上消除了无效电耗,减少了初投资。
3.分布式供热与传统供热系统的比较及节能原理
传统的循环水泵设计方法是根据最远、最不利用户选择循环水泵,并设置在热源处,用于克服热源、热网和热用户系统阻力。
这种传统设计在供热系统的近端(靠近热源处)热用户,形成了过多的资用压头。
为了满足近端热用户循环流量,必须设置流量调节阀,将多余的资用压头消耗掉。
这种无谓的节流损失是传统循环水泵设计方法本身造成的。
而采用分布式变频循环泵系统,无论是热源主循环泵、一级循环泵、二级循环泵所提供的电功率,全部在各自的行程内有效地被消耗掉,而没有无效的电耗。
传统循环系统中大多数用户采用调节阀消耗了多余资用压头,热源主循环泵的总功率实际上被无功消耗。
其总功率N消耗肯定大于分布循环方式的总功率N,。
分布循环方式是在热源处设置扬程较小的循环水泵外,还在外网用户端设置一级循环泵。
多个沿途一级循环泵,采用“分段接力循环”的方式共同实现了热媒的输送工作。
虽然各外网管段的压降与传统方案对应管段的压降相等,但这二个方式所需的功率N却是不同的。
传统方式因循环水泵设置在热源处,所提供的动力是按总的最大循环流量下设计的,而分布变频设计方式,热源处的循环泵在总流量下,只须克服热源内部阻力,克服外网部分的阻力依靠沿途分布循环泵的分流量下实现的。
因此,分布循环泵设计方式的循环水泵的总输送功率小于传统设计方式循环水泵的输送功率是显而易见的。
据有关资料测算如果采用分布式变频循环泵可以节电30-40%。
采用分布式变频泵的方案,系统无用功消耗小,运行费用低。
各用户一次循环泵的运行,只需满足本站运行的资用压头即可。
在设计工况下,各用户一次循环泵需要提供的最小功率,在部分负荷时,由于各用户负荷变化的不一致性,仍可调节泵的转速以满足管网运行需求,基本无阀门的节流损失。
其次,分布式变频泵的方案,泵的功率小、扬程低,适应热负荷变化的能力也强。
在城市热负荷的发展初期,远端用户未能达到设计负荷时,可在远端几个资用压头不足的用户采用扬程较小的一次循环泵;而在热网负荷充分发展后,热负荷的分布与设计时的预想往往会产生偏差时,可将扬程小的一次循环泵移动到离热源较近的用户,而在远端用户增加扬程较高的一次循环泵。
如在匹配水泵时充分考虑系统的运行工况变化,保持各水泵在调节过程中能在高效率点工作,其节能效益是不言而喻的。
4.实践工程中的推广
4.1根据先易后难的原则逐渐推广
过去传统的循环水泵设计思想是在热源处设置一个大循环泵,肩负热源、热网和热用户三种循环泵的功能。
现在,先进的设计思想,是将循环水泵这三种功能进行分离,变为热源循环泵,热网循环泵和热用户循环泵。
第一步可先采用双泵系统,即把热源循环泵单独分离出来,而让热网循环泵兼管热用户循环泵的功能。
第二步,再将热网循环泵与热用户循环泵分离,其原则是尽量少设置沿途热循环泵,多在热力站设置热网循环泵和热用户循环泵,具体的工程设计,要经过技术经济比较来确定。
一般沿途循环泵(加压泵)要比在热力站设置循环泵需要较多的投资,但有一点是明确的:当各种循环泵采用分布式变频泵系统时,不但循环泵的装机电功率明显减少,而且变流量的运行电耗又可节电50%,因此,增加的初投资可以在几年内回收。
4.2贯彻全面、协调、可持续发展的观点
在推广循环水泵先进设计方法的过程中,可能会碰到局部利益的考虑,比如虽然传统设计方法电耗大,但这部分电耗量是由热电厂承担的,而且算在电厂用电的范围里,相对费用便宜;而新的设计方案,虽然节电,但耗电费用却从电厂转嫁给了热力公司,可能会影响热力公司推广的积极性。
这种事实是存在的。
但社会发展到现在阶段,将逐步由“循环经济”代替传统的“线性经济”,追求是资源利用的最大化和污染排放的最小化,甚至让废弃的排放物重新变为有用的再生资源。
因此,任何一个生产、消费环节都是经济运行中的不可或缺的循环链。
如果有了这种全面、协调和可持续发展的观点,那么各部分之间的经济利益的均摊方法是不难找到的。
结束语
一个先进技术的推广,往往会遇到许多阻力:设计部门习惯“不熟悉的技术不用”;运行管理部门即甲方,又坚持“没有业绩的标书不选”。
如果社会上都遵循这样的理念,那么任何一个先进技术只能“胎死腹中”。
创新精神和先进技术是一对孪生兄弟,只有敢干创新的人,才能拥有先进技术。
当然,这种创新,不是蛮干,要经过理性思考和判断;而只有掌握科学知识的人,才能进行理性思考和判断。