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【关键词】电厂循环水;余热利用
引言
随着我国经济的发展,各行业日益增长的能源需求和储量越来越少的各类能源之间形成难以调和的矛盾。发展资源节约型、环境友好型经济,推行节能减排是实现可持续发展的必然要求。在这样的时代背景下,火电厂浪费的大量余热引起了人们的高度注意。相比于温度较高的烟气,循环水所蕴含的余热由于品位不高,有关其回收利用的进展相对较慢。近年来,热泵技术发展迅速并逐渐成熟,为循环水余热利用提供了有力的技术支持。此外,汽轮机组低真空运行供热也是实现循环水余热回收利用的重要技术。本文通过分析上述两种循环水余热回收技术,对电厂循环水余热利用方案展开了研究。
1.热泵回收余热技术
与常规低温热源相比,电厂循环水具有水质好、污染少,温度稳定等特点。由于电厂循环水蕴含的热量相当大,利用热泵对电厂循环水进行回收利用,可以有效对城市供暖需求进行补充。根据驱动能源的不同,热泵分为吸收式和压缩式。目前,热泵技术在我国的应用已经较为广泛。基于热泵技术的电厂循环水余热利用方案有分布式电动热泵供热、集中式电动热泵供热和集中式吸收热泵供热三种。
分布式电动热泵供热是将热泵分布于小区内的热力站中。电厂循环水经凝汽器出口进入热力站,在热泵机组中放热降温后,回到电厂凝汽器中并再次吸收汽轮机排出的热量,依此循环。热泵利用回收到的热量加热二次网热水,用于供暖或日常使用。这种方式虽然效率较高,但由于需要铺设专门的输水管道,基础建设成本不菲,故一般只适用于向电厂周边小区供热。
集中式电动热泵供热是将热泵机组集中布置于电厂内部。循环水自凝汽器中进入热泵放热降温后返回至凝汽器,形成循环。热泵回收循环水的热量用于加热一次网回水。但是该回水的温度一般低于90℃,所以还需汽―水换热器进行再次加热以供居民使用。这种余热利用方案不需要额外铺设循环水管,投资较少;但由于热网回水的温度达到了约70℃,使得热泵的能源利用效率相对较低,不具备良好的经济性。
集中式吸收热泵供热则是将上述方案的压缩式电动热泵改为吸收式热泵,同样面临着能效低的缺陷,而且利用余热对一次网回水的加热效果也更差,温度升幅不大。
从上述分析可以看出,采用电力驱动的压缩式热泵在布置时相对灵活,投资也较少,但是能源利用率也叫吸收式热泵低。考虑到电能与蒸汽能之间的成本差异,吸收式热泵供热的长期运行成本低于压缩式热泵。因此,在具备电厂循环水热源的附近区域应尽量选择采用吸收式热泵供热方式来实现余热利用。在电厂周围居民较多时,宜采用分布式供热以适应不同用户的用热需求,而在电厂周围居民较少时,采用集中式热泵供热可以降低成本,提高供热效果。
2.汽轮机低真空运行供热技术
汽轮机低真空运行供热技术可以直接将循环水用作供暖热媒。尽管这种改动会降低汽轮机的发电量和相对内效率,但是由于减少了余热浪费,整个系统的能效得到了显著提高。本文对传统低真空运行供热、低温供热和NCB供热模式进行分析。
传统低真空运行供热方式要求汽轮机排汽压力达到0.5×105Pa,需要将热网水加热到约70℃。目前这种供热方式的技术难题主要有两个,即发电功率与热负荷的分离以及汽轮机组的改造。传统低真空运行供热技术通过的蒸汽量由热负荷决定,机组的发电功率与用户热负荷紧密联系,难以分开调节。采用这种供热方案要求热负荷维持在一个相对稳定的状态。对于小型机组而言,为了实现低真空运行而进行改造具有一定的可行性,而对于大型机组,过高的凝汽压力可能会导致严重的安全问题。
低真空运行低温供热方式主要适用于大型机组,其特点是直接将温度不高于45℃的电厂循环水用于辐射供暖。通过采用以热定电的方式,可以极大的提高系统的热效率。这种方案可以实现热电负荷的分离,不过也存在两个明显的缺陷。首先,供热温度低,可利用的范围有限;其次,温差也较低,余热利用效率不高。
何坚忍等提出的NCB新型专用供热机是在抽凝机的基础上,利用低压缸调节阀和供热抽汽控制阀对汽轮机组的工况进行控制,以适应不同的热负荷。在非供热期,汽轮机组处于纯凝工况,保证了高发电效率;在正常供热期,汽轮机组处于抽汽工况,可以根据热负荷调节抽气量,发电效率也能维持在不错的水平;在供热高峰期,汽轮机组处于背压工况,实现供热能力的最大化。
结语
电厂循环水蕴含巨大的热量,研究如何利用这些余热可以提高电厂的能源利用率,实现节能减排的目的。在利用水源热泵技术时应综合考虑输送距离、运行成本等因素合理选择方案;传统汽轮机低真空运行技术目前仍有较大的缺陷和技术瓶颈,NCB供热模式也仍处于理论阶段,有待进一步的研究。
参考文献
据人民法院报报道,在医院接受治疗的精神病患者突然死亡,死者家属以医院没有及时抢救为由,将医院告上法庭。近日,上海市黄浦区法院作出一审判决,医院补偿家属1万元。
精神病患者黄某于2001年进入上海市某精神卫生中心接受治疗,去年1月27日上午8时30分左右,家属接到该院电话,告知患者黄某在医院突然死亡。根据检验记录上死者的脚上没有任何针孔的记载,家属判断院方没有对死者进行过静脉输液,并认为病历上的抢救病史是伪造的。为此,家属起诉至法院,要求医院赔偿抢救费等共计人民币11万余元。
在审理中,因家属申请,法院委托区医学会对该案做了医疗事故技术鉴定,结论为不属于医疗事故。但根据当时医生与家属交涉时的录音来看,护士夜间是在睡觉,未按制度巡房。
法院审理后认为,医院护理人员未按制度巡房,违反医院规章制度,医院应加强医护人员的职业道德教育,但与患者的死亡无法律上的因果关系。最后,法院判决医院补偿家属人民币1万元。
中国新闻网·顾建国
(中国水利水电科学研究院 流域水循环模拟与调控国家重点实验室,中国 北京 100038)
【摘 要】南水北调中线工程通水后,海河平原区因水源置换与地下水压采,供水格局发生转变。基于水资源转化动态模拟模型MODCYCLE,在对2001~2010年现状地下水动态平衡模拟分析的基础上,设置不同供水方案情景,量化模拟未来浅层地下水的动态响应。结果表明:供水格局变化后,随着降水入渗量和地表灌溉渗漏量增加,地下水总补给量有所增加;随着人工开采量的减少,地下水总排泄量减少;地下水补排关系改善但仍呈现负均衡。研究可为今后建立海河平原区地下水合理开采模式提供依据,促进区域地下水可持续管理。
关键词 海河平原区;MODCYCLE模型;浅层地下水;动态响应;供水格局
基金项目:水利部公益性行业科研专项(201001018)。
作者简介:周琳(1990—),女,河南洛阳人,硕士研究生,研究方向为水资源综合利用与调控。
0 引言
海河平原区是我国经济发展的重要区域,地下水一直是主要供水水源,且供水比重也呈稳定增长趋势,近年来更高达66%。自80年代以来,在需水量迅速增加和降水衰减的共同作用下,海河平原区已经成为南水北调受水区地下水超采最为严重的区域[1]。长期无序过量的开采地下水资源,导致海河平原区地下水储量大量消耗,区域地下水水位持续下降,并引发严重的地面沉降、海水倒灌、水质污染等环境地质问题[2]。为确保未来海河平原区地下水的可持续利用,保障区域稳定健康发展,多年来学术界一直将当地地下水评价与研究作为关注热点。
韩瑞光研究建立了海河平原区浅层地下水概念模型,并提出今后模型建设建议[3]。费宇红等通过研究海河平原区地下水储量消耗过程,指出该区域地下水可开采利用的潜力已经十分有限,从长远看南水北调是解决缺水的理想途径[4]。何杉采用水量平衡的方法,研究分析了南水北调实施后,地下水开采量的减少与入渗补给量的增加,将促使海河平原浅层地下水局部得到恢复[5]。杜思思等联合运用MODFLOW与水资源配置模型ROWAS,模拟了有无南水北调两种对比情景下海河平原区地下水的演变[6]。
以上研究通过数据分析与模型模拟等方法对海河平原区的地下水资源作出了评价,但作为模拟情景水文条件的水文系列较短,考虑的情景方案较少。为从更完整的角度验证工程达效对海河平原区地下水循环恢复所起的作用,本文基于分布式水文模型MODCYCLE,结合多个典型的供水格局情景进行海河平原区地下水的详细模拟与动态响应分析。
1 海河平原区MODCYCLE模型的构建与验证
MODCYCLE模型是基于“自然——社会”二元特性开发的分布式水循环模拟模型[7],充分考虑到对自然水循环过程与人工水循环过程的双重体现[8],可用于人类活动干扰明显的海河平原区水循环系统的模拟量化。为保证水循环模拟的完整性,本文通过MODCYCLE构建海河流域水资源转化动态模拟模型,研究和辨析现状2001~2010年海河平原区浅层地下水动态平衡;选取5个代表性水资源配置方案,模拟预测不同水文系列条件(1956~2000年平水系列、1980~2005年近期枯水系列)和南水北调工程实施情况(南水北调中线工程一期达效、二期达效和加大中线一期引水20%)下海河平原区浅层地下水动态响应。
1.1 模型数据输入
按DEM将海河流域划分为2028个子流域,其中平原区子流域1165个。地下水数值模拟以4km为间距划分网格单元,有效单元格8383个。模拟气象数据采用收集的46个气象站点实测数据展布。地下水水位根据550个浅层地下水位观测井和210个深层地下水位观测井的观测数据插值计算。水文地质参数根据海河流域水文地质调查数据展布。
1.2 模型率定与验证
模型以2001~2005年为率定期,2006~2010年为验证期。考虑到海河流域水循环特性,选取地下水位、地下水蓄变量为验证指标。
1.2.1 地下水位检验
图1所示为2010年末(验证期末)的实测与模拟浅层地下水位等值线对比,从整体上看,模拟与实测地下水位等值线具有可比性,山前及中部地下水开采密集区的地下水位等值线变化幅度大。
1.2.2 浅层地下水蓄变量检验
2001~2010年海河流域浅层地下水蓄变过程统计值(根据2001~2010年《海河流域水资源公报》分析整理)与模拟值对比如图3。从蓄变模拟结果看,蓄变过程在变化趋势上一致。经计算得,浅层地下水蓄变量模拟与统计值之间相关系数为0.96,相关程度较高。
从总体上看,对于海河流域这种大空间尺度和长时期的水循环模拟研究,目前的率定验证结果基本满足要求。
2 地下水平衡现状与模拟情景设置
2.1 2001~2010年现状浅层地下水动态平衡
模拟现状年时段海河平原区浅层地下水年均补给总量约193.66亿m3。其中降水入渗量占总补给量的67.0%,为最主要的补给来源;灌溉渗漏补给量占8.7%。浅层地下水年均排泄总量223.52亿m3,其中农业灌溉开采量占总排泄量的49.7%;其次是工业、生活、生态等非农业开采量,占总排泄的27.4%。
2.2 供水格局主要特征
在规划水平年“三生”需水量规模和可供水量上限确定的前提下,未来海河流域供水格局的变化与水资源合理配置方案密切相关。
本次综合考虑五维属性[9]协调,以《海河流域水资源综合规划》基于1956~2000年系列(长系列)的推荐方案F1为基本方案。但考虑到该系列对流域近期水资源情势反映不足,故以1980~2005年系列(短系列)作为对比情景,最终确定了长系列方案F1、F2、F3和短系列方案F4、F5共5个典型水资源配置方案,即供水格局变化方案。方案特征概述如表1:
2.3 供水格局情景模拟
南水北调中线工程通水后,2020年海河流域将引入长江水量79.2亿m3,2030年117.5亿m3。工程达效后5个推荐方案不同水平年的主要供水量的组成情况见图3:地下水仍是供水主体,次为外调水和当地地表水。未来该区外调水(含引黄水)供水量将增多,地下水用水幅度随之减小。
浅层地下水和外调水(含引黄水)的分配情况见图4:地下水的大用水户仍然是农业灌溉,外调水主要满足工业生产与城镇生活用水,满足经济生产需求后,可置换一部分地下水超采量,用于农业灌溉用水和修复生态环境用水,缓解现状地下水的开采压力。
3 供水格局变化后地下水动态响应
通过上述已建模型,预测供水格局改变后海河平原区各配置方案不同水平年浅层地下水的水平衡统计结果,从中提取浅层地下水年均补给、排泄、蓄变量的关系见表2。补排状况如下:
降水入渗量仍是浅层地下水的最主要的补给来源,与现状相近;引江水量主要通过衬砌渠道和管道输送到用水户,故河道渗漏补给量长、短系列差异不明显,且与现状平均值接近;地表水灌溉量比例增加,与地下水灌溉开采比例减少使得灌溉渗漏补给量均大于现状平均值;浅层地下水总补给量短系列与现状平均值接近,约190亿m3,长系列比短系列大约12亿m3,其中降水入渗补给量和地表灌溉渗漏量的增加为主要影响因素。
平原区地下水人工开采量仍占据排泄量较高比例,但均不同程度小于现状平均开采量,尤其是其他开采量(工业/城镇、生活、生态等)明显减少;不同方案的潜水蒸发量波动较大,但均大于现状平均值;浅层地下水向深层地下水越流排泄量迅速减小,长系列略大于短系列;浅层地下水总排泄量均小于现状平均值224亿m3,人工开采量的减少是关键因素。
5 结论
本文基于分布式水文模型MODCYCLE,对海河平原区地下水水循环过程进行分项体现。选取综合考虑气候条件变化与南水北调工程共同作用的5个典型水资源配置方案为背景,比较了不同水平年与现状海河平原区浅层地下水补给与排泄结构的变化,以及海河平原区浅层地下水蓄变与埋深的发展变化趋势,并简要分析了主要影响因素。主要研究结果如下:
(1)海河平原区浅层地下水总补给量与现状相比有所增加,主要原因在于随水文系列和供水格局的变化,降水入渗量和地表灌溉渗漏量增加;(2)浅层地下水总排泄量相对现状年有所减少,原因在于人工开采量得到控制;(3)供水格局改变后,海河平原区浅层地下水仍将处于负蓄变状态,但与现状年情况相比程度已有较大和缓。
研究表明:南水北调工程通水能够改善当地地下水循环失调的现象。未来需继续推进工程配套建设,充分发挥工程效益以减缓与遏制地下水环境恶化的趋势。研究采用的水资源动态转化模型可考虑作为今后海河平原区地下水管理的日常分析工具,提高区域地下水管理的科学性、针对性和实效性。同时,研究结果可为进一步建立海河平原区地下水合理的开采调控模式提供参考。
参考文献
[1]刘昌明.发挥南水北调的生态效益修复华北平原地下水[J].南水北调与水利科技,2003,1(1):17-19.
[2]费宇红,李惠娣,申建梅.海河流域地下水资源演变现状与可持续利用前景[J].地球学报,2001,22(4):298-301.
[3]韩瑞光.海河流域平原区浅层地下水模型初步研究[J].海河水利,2002(6):15-16.
[4]费宇红,张光辉,曹寅白等.海河流域平原浅层地下水消耗与可持续利用[J].水文,2001,21(6):11-13.
[5]何杉.南水北调工程实施条件下海河平原浅层地下水恢复前景分析[J].海河水利,2003(2):20-25.
[6]杜思思,游进军,陆垂裕,等.基于水资源配置情景的地下水演变模拟研究:以海河平原区为例[J].南水北调与水利科技,2011,9(2):64-68.
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[8]王润东,陆垂裕,孙文怀.MODCYCLE二元水循环模型关键技术研究[J].华北水利水电学院学报,2011,32(2):33-36.
关键词:暖通空调;施工质量;问题;对策
前言
随着工业工艺水平的严格要求和人们对生活、工作环境舒适性要求的不断提高,国内对中央空调的需求量也将稳定增长。目前中央空调除在原有工业领域和商用领域使用外,已开始运用于住宅小区,实现集中供热供冷。在全球范围内,我国经济一枝独秀,国民经济呈连续稳步增长趋势,社会购买力及消费潜力亦成为众所周知的全球亮点,蓄积了雄厚的集团购买力。在未来的若干年内,中国仍将是世界经济增长最快的国家之一,中国的整体经济实力必将进一步增强。
l 暖通空调施工中存在的问题
1.1 管线的位置和交叉问题:
目前暖通空调工程设计图纸大多数使用CAD绘制,在设计过程中仅仅在绘制施工图纸之前初步规划暖通空调管道的标高,而施工图完成之前没有仔细核查校对,造成各专业施工图纸中管道线路的位置和高度多处交叉。这给暖通空调工程的整体施工管理和协调造成了很多困难。而在综合性的建筑物中,吊顶的空间内安装有暖通空调的终端设备、通风管道、冷冻管道、冷凝管道等多条专业管道线路。如果施工前图纸规划校对不够清晰,贸然按照图纸施工,最后整体工程的效果就是先铺设的管道线路施工方便,而后期的管道安装和维护工作难以实施。这种情况下,管道安装的施工位置和标高混乱,会影响工程质量导致功能受限甚至返工。
1.2 暖通空调系统设备噪声超标:
空调终端设备运行工作时噪声过大,是暖通空调系统工程常见的问题。目前风机盘管的技术较为完善,我国大部分生产厂家的产品噪音指数都能达到使用标准,而大风量空调机组的技术却无法达到这个效果,往往对噪音指数的实际测量结果要比产品的样本参数高很多。所以,在设计施工过程中,需要对暖通空调的设备噪音指数作出要求,对大风量空调机组进行隔音处理。及时对进入施工场地的空调设备开箱检查,尽量在安装施工前通电测试大风量空调机组,如果发现噪音指数不达标,要及时更换、验退或者调整隔音处理措施。从而消除施工后,工程调试运行阶段的返工。
1.3 空调水循环系统:
楼宇暖通空调工程施工中核心环节就是水循环系统。如果水循环施工过程出现问题,暖通空调系统运行会受到最直接的影响,甚至无法工作。在暖通空调水循环系统中,冷冻水循环系统管道线路不通畅是经常遇到的问题。而直接原因就是管道线路的交叉,施工过程调整不及时,使管道网络中出现很多气囊堵塞,造成水循环系统无法正常工作。另外的原因是管道清理工作没有做好,从而导致暖通空调水系统不能循环流动。
1.4 管道结露滴水:
可以造成结露滴水出现在暖通空调系统工作过程中的原因比较复杂,这些成因主要有管道系统安装问题、管道保温效果低、管道系统接口连接不够严密。更严重的漏水主要是因为管道系统的安装施工没有严格遵守工程操作规范。而管道系统材料质量问题和监督不力、忽视系统的水压测试,也会造成这些问题。
2 施工质量常见问题处理方法
2.1 解决管道定位和标高:
在施工图纸设计过程中,采用管道线路综合设计的方法。统一安排建筑物内部各个系统的管道线路工程的布线设计问题,将各专业管道线路走向问题综合考虑,将单独的工程管线布设、安装位置统一规划,从而避免不同系统的工程设计冲突,减轻了施工过程中调整布线和整体协调的工作。不同管道线路在建筑空问中有独立并且合理的布线定位,使管线施工和维护过程协调统一。
2.2 解决设备运转噪声问题:
将新型的弹簧阻尼减震系统加入到空调系统的安装中,在风机和管道的连接处应用软连接方式,用弹簧吊钩的方式固定风机盘管。有效减少因为暖通空调系统安装施工过程的处理不善造成的噪音问题。空调设备所在的机房采用吸音处理的方式,可以在房间内部用吸音效果较好的隔音材料添加围护,或者直接在墙壁上粘贴隔音材料,减少设备噪音的传播。在机房的墙壁外表和吊顶材质上应用粗糙平面的吸音板,吸收一部分设备造成的噪音。减少机房的门窗并采用吸音效果好的材料作为门窗材料。
2.3 优化暖通空调水循环系统:
优化暖通空调水循环系统的方法首先就是加强施工前期的设计管理问题,合理安排水循环系统的管道线路高度和坡度,减少由设计的原因造成的气囊问题。为可能出现气囊的管道位置设计专门的排气系统 而水循环系统清理的问题应当在安装施工前对管道做清理工作,在施工过程中注意未封闭管道口的污染防护。为水循环系统管道网络设置排污阀,做好设备连接前的分段清洗工作。
2.4 处理管道滴漏问题:
要解决管道滴漏的问题,首先要加强管道保温材料的检查。保证施工开始前图纸技术交接的完整无误,做好施工中的检查工作,杜绝管道与保温套管配置不合理现象,保证管道和保温管的契合度。严格控制弯头和阀门等接口位置的保温工程。其次在冷冻管通过墙体的部分增设保温保护功能,保证墙壁和管道保温层之间的严密结合。再次要加强风机盘管中滴水盘部分的清理工作,并加强设备保护工作。
3 加强暖通空调施工质量管理
为了实现暖通空调工程的经济效益和社会效益,必须严格把好施工质量关,切实做到无资质的设计单位设计或越级设计的工程,一律不予施工;无出厂合格证明的建筑材料、设备一律不予使用;所有工程都必须严格按照国家标准、规范进行施工和验收;质量不合格的工程,一律不报竣工,经过返修,在确保工程满足使用功能后才可交工。
3.1 建立工程质量保证体系:
为实现施工过程全方位的质量控制和管理,施工企业必须建立和健全以项目经理为首的工程质量保证体系。用企业中的生产、技术、经营、动力设备、材料等管理部门的工作质量来保证施工现场的工程质量,用企业质量管理系统的工作来控制工作质量和工程质量。
3.2 工程质量目标管理:
为提高工程质量,增加施工企业的竞争能力,应在工程质量管理中推行目标管理。工程质量目标管理是贯穿施工全过程的一种系统管理。是以工程质量目标为目标,通过工程质量目标设计,将其展开为全部施工管理人员和操作人员的工作与操作质量目标。在工程施工全过程的每一个工序中,通过全体人员有目标的劳作,显示为一定的工作质量和工程质量。
3.3 工程质量检查:
暖通与空调工程质量中有一部分内在的、功能性的质量,是不可能通过观察和测量来确认的,而是要通过各种仪器、仪表的测试来确认。工程测试是对工程内在质量的检验,因此,还必须有建设单位、监理单位,以及设计单位的有关人员参加,并会签试验记录单或测试报告。当试验结果达不到规范、标准和设计要求时,必须认真找出原因,及时改正,然后再测试,直至达到要求并办理会签手续。
3.4 施工现场安全和文明施工管理:
为了认真贯彻“安全第一,文明施工”的安全和文明生产方针,确保生产者在施工过程中的安全和健康,营造文明的施工现场环境,在暖通与空调工程的施工现场,需要注意施工现场安全和文明管理。
4环境影响因素
随着工业生产的迅速发展和人们生活水平的日益提高,环境保护问题越来越受到人们的重视,而燃煤锅炉的排烟又是北方城市大气的主要污染源,因此北京等大缄市对燃煤锅炉进行了严格的限制,而且限制的区域不断扩大.在这些区域内,环境影响成为了关系到设计方案可行性的一个重要因素。在设计方案选择时应特别注意环境保护要求不断提高的趋势,避免建筑物建成不久就进行改造.在空调设备选型时,要特别注意各种氟利昂制冷剂替代的进程要求,不能选用以已经或即将禁用的制冷剂为冷媒的空调产品.
暖通空调设计方案的选择是一个直接关系到暖通空调工程项目的成败和经济效益优劣的重要问题。暖通空调设计方案的比较和优选是一个涉及面广、影响因素多的复杂技术工作。一个优秀的暖通空调工程设计方案,应对设计方案涉及的各种因素进行全面的考虑,使其综合效益最高.综合考虑的因素越多,通常其方案设计的水平越高,同时其设计工作量和难度就越大.在设计方案比较选择时必须对工程设计项目的各项
实际需求、环境条件的特点、需求和环境条件的变化趋势等情况进行深入调查研究,对各种技术方案的特点、适用条件和范围进行客观深入的分析,对暖通空调各种技术发展的方向和趋势有深入的了解,尤其必须对各种设计方案的可行性、可靠性、安全性、投资、能耗、运行费用、调节性、操作管理的方便性、环境影响、舒适性和美观性等技术经济评价因素进行客观准确的计算和综合对比分析。只有这样才能对各种设计方案进行科学的比较和优选,避免因片面性和主观性带来的失误和经济损失。
5 总结
在暖通空调工程的整体施工管理过程中,要严把质量控制关。工程施工之前要确保对设计图纸的了解,熟悉各专业施工图,编制好施工组织设计,要抓住工程的控制要点,做好控制要点的事前、事中、事后管理。采用先进的暖卫通风空调技术,提高建筑的整体功能,已成为建筑业发展的必经之路。
参考文献:
[1]许富昌.暖通工程施工技术[M].中国建筑工业出版社.1997
关键词:空气源热泵热水机组;设计;选择应用
空气源热泵热水机组是当今世界上最节能的供热水设备之一,它是利用吸取空气中的热量,制取55℃~60℃(最高可达65℃)的高品质生活热水。空气源热泵热水机组是以制冷剂为媒介,运用逆卡诺原理通过压缩机做功使制冷剂发生物理相变(气态----液态----气态)不断吸热与放热,经过热交换装置及热水循环管网来制取热水的。这是当今世界上开拓利用较好的制热技术之一,它可以替代传统的锅炉蒸汽加热、燃油燃气、电加热、太阳能热水器等制取热水的设施,具有效能高,使用方便,安全节能、清洁环保等优点,使用前景广阔。
1 工程概况
某改造工程安装了空气源热泵热水系统。
1.1 系统A概况
A大厦共11层338间,入住约为1500人。每间房都设有独立卫生间提供热水,空气源热泵热水机组及附属设备均安装于宿舍楼楼顶。设计中依据的规范及标准为《建筑给水排水设计规范》(GB50015--2003)。对A大厦的空气源热泵热水机组进行设备选型,其设计热负荷根据《建筑给水排水设计规范》式5.4.28―1计算,其中热水温度t =55℃,冷水温度t =15℃,用水人数m=1500人,热水用水定额 =50L/(人・d)。
系统A采用直热加热模式,其特点是被加热水在机组冷凝换热器人口处进人,仅经过一次换热在出口处至预设温度。直热补水加热时间t取10h,计算可得,机组的设计热负荷Qg=175kw。热水日用量q计算为37.5m3,水箱配置的有效容积取热水日用量的80%,为30m3。系统A机组及附属设备见表1,流程见图1。
1.2 系统B概况
B大厦共6层189间,入住约800人,宿舍未设有独立卫生间,每个楼层设有2个浴室,空气源热泵热水机组及附属设备安装在宿舍楼附近地面。系统B采用循环加热模式,其特点是被加热水在水箱和机组冷凝换热器之间通过多次循环加热至预设温度,在整个加热过程中,热泵系统都处于动态工况。机组运行时间设定在白天能效比较大的时段,设定工作时间t为12h,热水用水定额 取60L/(人・d),计算得机组的设计热负荷Qg=93.3kW。热水日用量q计算为24m3,水箱有效容积取20m3。系统B机组及附属设备见表2,流程见图2。
2.1 系统A运行控制模式
5台空气源热泵热水机组分为2组控制,其中2台大机组和1台小机组并联构成组合①,另外2台大机组构成组合②。保温水箱内设置水位传感器和温度传感器各2个,检测的水位、水温信号分别传递给组合①和组合②,控制组合①和组合②的启停,且水位优先控制。水位传感器为竖直方向的4个浮球,对应水箱的4格水位,当低于设定的某一格水位时,开启冷水增压泵和机组进行直热加热模式,把冷水直接加热到T1(取55℃,可调),直至到达设定水位。通过温度传感器检测水箱内的水温,当水箱水温低于设定温度T2(取48℃,可调)时,开启热水循环泵和机组进行循环加热,直至水箱内水温达到设定温度T3(取55℃,可调)为止。系统对机组及热水循环泵、冷水增压泵未设置时控,而对热水增压泵采用变频控制并设置时控,设定运行时间段为6:15~8:15、10:15~13:45、16:15~0:00。
系统A控制方案优点:①充分考虑到空气源热泵热水机组直热加热模式即时、高效的特点,进入热水系统的冷水都要经过直热加热。②对机组不设时控以保证居民全天用水水温;对热水增压泵采取变频控制并设时控,早、中、晚三个用水高峰时段供应热水。因此,该系统基本可以保证热水的全天供应,居民满意度高。缺点:对机组不设时控,机组和热水循环泵能耗大,热损失也较大。
2.2系统B运行控制模式
系统采用循环加热模式,分别设置有1个循环水箱和2个保温水箱。冷水由市政管网直接进入循环水箱,当循环水箱水位达到设定值后,开启热水循环泵和机组对循环水箱内的水进行循环加热,机组进、出水温差约为6℃。当机组出水温度达到设定值45℃时,循环水箱热水进口电磁阀关闭,保温水箱热水进口电磁阀开启,热水直接送人保温水箱存储。当保温水箱的水位低于设定下限值时,补充冷水至设定水位后再次进行循环加热,直至保温水箱内的水位达到设定值。当保温水箱内的水温下降至设定值时,开启热水循环泵和机组对保温水箱内的水再次进行循环加热,直至水箱内的水温达到45℃。系统对热水增压泵设有时控,设定运行时段为11:30--13:00、17:00~0:00;同时也对机组和热水循环泵设有时控,运行时段为8:00~20:00。
系统B控制方案优点:对机组及附属设备均设有时控,限定设备运行时段,确保机组在室外气温较高的情况下运行,尽可能提高机组制热性能系数(COP),机组及设备运行能耗较低,热损失较小。缺点:热水即时供应能力差,热水供应时间受很大限制,热水水温较低,居民满意度较差。
3、系统耗电量、用水量对比
由表3和表4可以计算得出:系统A全年制备热水(55℃)的耗电量为20.43kW.h/m3,系统B全年制备热水(45℃)的耗电量为12.87kW・h/m3。系统B采用循环加热模式,在循环加热过程中被加热水的温度随着加热时间的延长而逐渐上升,冷凝压力、压缩机的排气温度和排气压力也不断上升,机组COP不断下降。当被加热水温度达55℃时,机组不仅运行在COP很低的状态,而且压缩机排气温度与排气压力迅速上升,过高的排气温度与排气压力必然会导致压缩机和系统工作的不稳定,影响机组使用寿命。因此,系统B设定热水出水温度为45℃,循环加热模式在使用中热水水温会受到一定限制。而直热加热模式压缩机各参数变化不大,适合制取45~60℃的热水,适用性较强,直热加热模式热水系统在A大厦使用中具有更广阔的前景。
但系统A存在能耗过大现象,通过长期观测和试验数据发现是由实际运行中控制不合理造成的,问题如下:
(1)实测数据表明全天热水使用量的70%~80%是在晚间(18:00~0:00),系统A在夜间(22:00~03:00)气温较低的情况下机组启动直热加热模式进行补水。空气源热泵热水机组COP受环境温度的影响较大,机组运行时的COP越高,
节能性就越显著。
(2)补水在晚间进行,导致白天时段用水量较小的情况下水箱内大量热水进行循环加热,机组和热水循环泵能耗大,热损失严重。设定保温水箱内水温低于48℃开始循环加热,加热至55℃,此过程机组COP很低。
4、直热加热系统优化运行方案及经济性分析
4.1系统A优化运行方案
以某地区为例,由该地区气象资料(见表5)可知,每天最高温度约在午后(15:00~16:00),对系统A直热加热模式工作时段进行优化。由于全天环境温度的峰值出现在午后至傍晚,这个时段进行直热加热有利于系统COP提高,同时可减少循环模式的循环加热水量;设置较低的循环加热模式的进出水温度,尽量避免机组启动循环加热模式(设定保温水箱内水温降至40℃开启循环模式,加热至47℃满足白天热水使用要求即可)。针对本工程,设定出水温度55℃,补水量按17~20m3/d计算,5台机组同时开启工作4~6h可达到补水要求,机组开机进行直热补水时间可选择在13:00―18:00。
4.2经济性分析
系统A选择长方体保温水箱,内胆为$30408食品级不锈钢,底板厚1.5mm,下侧板厚1.5mm,上侧板厚1.2mm,顶板厚1mm,板型为平板;外胆为$35350不锈钢,厚0.5mm,板型为瓦楞板;保温层为50mm厚聚安酯保温材料。根据实测保温水箱的保温性能,水箱内热水一天的温降5-10℃(从水箱内水温为55℃开始放置降温)。优化前,设定水箱水温降至48℃时启动循环加热模式,加热至
55℃,由于水箱内热水自然温降和热水回水缘故,循环加热模式在白天启动1次(冬季偶尔出现2次,计算中不予考虑),循环加热水量约为27m3。优化后,设定水箱水温降至40℃启动循环加热模式,加热至47℃,冬季循环加热模式在白天启动1次,循环加热水量约为15m3;过渡季和夏季循环加热模式基本不启动,计算中不予考虑。
采用优化方案后空气源热泵热水机组的经济性能比较结果见表7。从表7可以看出,优化后空气源热泵热水机组的经济性能在不同季节都有显著提高,过渡季、夏季、冬季机组的运行能耗分别可降低45.7%、47.9%和27.3%。年运行时间按10个月计算),优化后机组年运行能耗可降低41.6%,节电量为38023 kW・h,运行费用可节省19772元,减少碳排放量629.2t,减少硫排放量50.9t。由于优化方案实施后循环加热模式的时间变短,循环加热水量减少,热水循环泵的能耗也会降低,系统节能效果会更明显。
5、结语
关键词: 循环冷却水管 蓄热养护 大体积混凝土 温度裂缝
1.工程实例工程概况
上安电厂三期工程设计为两台2×600MW空冷火力发电机组,其中汽轮发电机的基础底板底标高-7.50m,长47.2m,宽17.2m,底板高度3m,设计的混凝土强度等级为C30,混凝土总量为2436m3,汽机基础浇筑利用了该现场两个搅拌站,使用了2辆泵车(地泵)、6辆搅拌运输车,浇筑从2006年9月5日下午15时开始浇筑,至7日下午14时浇筑完成;混凝土施工采取循环冷却水管的施工方案,浇筑后10天拆模,未发现任何温度裂缝。
2. 方案介绍
2.1混凝土原材料选择(1)水泥:采用低水化热、强度等级为32.5的矿渣硅酸盐水泥。
(2)石子:选用粒径较大,级配良好的粗骨料,粒径为5~31.5mm碎石。(3)砂子:粒径适中的中砂。(4)外加剂:为了满足和易性和减缓水泥早期水化热发热量的要求,推迟并降低温度峰值,采用高效缓凝型减水剂,要求混凝土的初凝时间为12小时。(5)粉煤灰:掺加活性粉煤灰替代部分水泥,减少水泥用量,从而减小混凝土水化热总量和最高温度峰值,并提高混凝土和易性和保水性,以降低混凝土内外温差。
2.2 原材质量要求: 混凝土的各种原材料选用同一厂家,水泥及外加剂保持稳定的自身配料、成色、质量,砂石料选用级配合格的碎石和中砂,并且为同一批次,以保证混凝土成品颜色一致;所用水泥、砂石、外加剂等必须符合相关规范规定,检查出厂合格证和相应的试验报告必须符合质量要求。
2.3 配合比设计:进行试配,优化出最佳配合比。塌落度控制在150±30mm之间,混凝土初凝时间控制在12小时以上。尽量降低水泥用量,以最大程度降低水泥水化热总量及温度峰值。根据现场的实际情况,并通过土建实验室试验,最终确定的混凝土配合比如下:
材料名称 水泥 水 中砂 碎石 粉煤灰 JNX-Ⅱ
数量(Kg) 350 175 805 1080 80 9.87
其中JNX-Ⅱ为高效缓凝减水剂。
2.4冷却水管的安装方案 循环水冷却管采用Q235B直径DN50普通焊管,设置在距基础底板1.5m的中间位置上,管路的间距为2000mm,距基础边为1700mm。为确保泵送冷水降温的效果,冷却管分为两路,水泵设置在基础的中间位置,泵送冷水,在基础两侧砌筑集水井。冷却循环水管放置汽机底板的水平分布筋上,并与之绑扎固定。循环水冷却管安装完毕后,要做通水试验,以检查管道的严密性,以防止使用时水漏入砼影响工程质量或浇筑时漏浆堵塞管道。随砼浇筑分阶段通水循环,以降低砼内部高温,减少出现有害裂缝的可能性。冷却水管布置图如右:
混凝土浇筑长度到基础总长1/3左右时,开启系统的第一个冷却水循环,浇筑长度到基础总长2/3左右时,开启系统的第二个冷却水循环,使循环水与混凝土同步升温,一天内可趁混凝土正处于塑性状态采用最大通水量,以最大限度地带走混凝土的热量。
2.5混凝土的施工:在基础布置一台泵车和一辆地泵,铺管浇筑,混凝土采用斜面分层法浇筑(见下图),浇筑坡度为1:8,每层浇筑厚度为400mm,每个浇筑点配备6台插入式振捣器,振捣时每棒间距不大于400mm,梅花状分布,混凝土振捣棒应伸入下层混凝土5cm。要快插慢拔,振捣密实,振捣时间20s左右,不得漏振,每一振点的延续时间,以表面呈现浮浆和不再沉落为达到要求。
2.6混凝土的养护:混凝土浇筑完毕,按标高找平,用木杠刮平,在初凝前,用铁磙子碾压两遍,再用木抹子搓平。表面干硬后,覆盖棉被。混凝土浇筑完毕12小时后,利用冷却水管中循环后的水进行浇水养护,前3天每4个小时浇水一次,3天后可改为6到8小时浇水一次。
2.7 测温布置点 如右图所示:
测温采用电子测温仪进行测温,均为每4h测温一次。当混凝土内外温差接近25℃时,作好记录并增加保温层厚度防止混凝土因温差过大而产生裂缝。10天时混凝土内部温度降到37.9℃,与外界最低温差为14℃左右,具备了模板的拆除条件。
在混凝土的浇筑方量、浇筑时间、浇筑方案、塌落度基本相同的情况下,使用冷却水管的大体积混凝土有效降低大体积混凝土出现有害裂缝的可能性,而且随通水时间的增长,混凝土内部温度最高点温度值相较蓄热养护法能够有非常显著的降低,使混凝土的保温养护时间缩短,可以较早的拆除保温层及模板。
3.结束语:
由于混凝土浇筑温度的取值存在误差,而且龄期降温系数ξ(t)与混凝土的浇筑厚度有很大的关系,因此在实际施工中要保守考虑,除按计算加保温层外,还应增加塑料布进行保水防风,防止混凝土表面温度下降过快。循环冷却水管施工方案相对于蓄热养护法,具有施工周期短、降温快、拆模早等优点,可以有效的减少混凝土的温度裂缝,如果现场施工条件具备,应优先选择该方案。
参考文献:
[1]《建筑施工手册》第四版 中国建筑工业出版社.
关键词:暖通空调 安装工程 施工 管理
一、暖通空调施工中存在的问题
1.管线的位置和交叉问题。目前,暖通空调工程设计图纸大多数使用CAD 绘制,在设计过程中仅仅在绘制施工图纸之前初步规划暖通空调管道的标高,而施工图完成之前没有仔细核查校对,造成各部分施工图纸中管道线路的位置和高度多处交叉,这给暖通空调工程的整体施工管理和协调带来了诸多困难。而在综合性的建筑物中,吊顶的空间内部安装有暖通空调的终端设备、通风管道、冷冻管道、冷凝管道等多条专业管道线路。
2.暖通空调系统设备噪声超标。空调终端设备运行工作时噪声过大,是暖通空调系统工程常见的问题。目前风机管盘的技术较为完善,我国大部分生产厂家的产品噪音指数都能达到使用标准。而大风量空调机组的技术却无法达到这个效果,往往对噪音指数的实际测量结果要比产品的样本参数高很多。
3.空调水循环系统。楼宇暖通空调工程施工中的核心环节就是水循环系统。如果水循环施工过程出现问题,暖通空调系统运行会受到最直接的影响,甚至无法工作。在暖通空调水循环系统中,冷冻水循环系统管道线路不通畅是经常遇到的问题。而其直接原因就是管道线路的交叉,施工过程调整不及时,使管道网络中出现很多气囊堵塞,造成水循环系统无法正常工作。还有就是管道清理工作没有做好,从而导致暖通空调水系统不能循环流动。
4.管道结露滴水。在暖通空调系统工作过程中造成结露滴水原因比较复杂,这些成因主要有管道系统安装问题、管道保温效果低、管道系统接口连接不够严密。更严重的漏水主要是因为管道系统的安装施工没有严格遵守工程操作规范。而管道系统材料质量问题和监察不力、忽视系统的水压测试,也会造成这些问题。
二、施工质量常见问题处理方法
1.解决管道定位和标高。在施工图纸设计过程中,采用管道线路综合设计的方法。统一安排建筑物内部各个系统的管道线路工程的布线设计问题,将各部分管道线路走向问题综合考虑,将单独的工程管线布设、安装位置统一规划,从而避免不同系统的工程设计冲突,减轻了施工过程中调整布线和整体协调的工作。不同管道线路在建筑空间中有独立并且合理的布线定位,使管线施工和维护过程协调统一。
2.解决设备运转噪声问题。将新型的弹簧阻尼减震系统加入到空调系统的安装中,在风机和管道的连接处应用软连接方式,用弹簧吊钩的方式固定风机盘。有效减少因为暖通空调系统安装施工过程的处理不善造成的噪音问题。空调设备所在的机房采用吸音处理的方式,可在房间内部用吸音效果较好的隔音材料添加围护,或者直接在墙壁上粘贴隔音材料,减少设备噪音的传播。在机房的墙壁外表和吊顶材质上应用粗糙平面的吸音板,吸收一部分设备造成的噪音,减少机房的门窗并采用吸音效果好的材料作为门窗材料。
3.优化暖通空调水循环系统。优化暖通空调水循环系统的方法是加强施工前期的设计管理问题,合理安排水循环系统的管道线路高度和坡度,减少由设计的原因造成的气囊问题,为可能出现气囊的管道位置设计专门的排气系统。而水循环系统清理的问题应当在安装施工前对管道做清理工作,在施工过程中,注意未封闭管道口的污染防护。为水循环系统管道网络设置排污阀,做好设备连接前的分段清洗工作。
4.处理管道滴漏问题。要解决管道滴漏的问题,首先,要加强管道保温材料的检查。保证施工开始前图纸技术交接的完整无误,做好施工中的检查工作,杜绝管道与保温套管配置不合理现象,保证管道和保温管的契合度。严格控制弯头和阀门等接口位置的保温工程。其次,在冷冻管通过墙体的部分增设保温保护功能,保证墙壁和管道保温层之间的严密结合。再次,要加强风机关盘中滴水盘部分的清理工作,并加强设备保护工作。
三、加强暖通空调施工质量管理
1.加强图纸设计规范化。实现对暖通工程的有效控制及管理,首要任务就是要熟悉图纸,图纸是控制根本依据,通过图纸,可以对现场的施工材料、施工工序及施工要求有明确的认识,及时发现不足之处,与设计人员沟通处理,防止造成错误施工,延误工期。
2.加强投资管理。投资水平和程度直接关系着收益水平,关系着管理者的最终目标,有效的概预算、良好的资源配置方式和手段,利一学的决策,先进的管理以及投资过程中方案的优化,都可以减少投资风险,增加盈利水平。如果其中一个环节出现失误,直接会造成财力及资源的浪费,导致投资失败,尤其在决策环节,对于整个暖通工程意义重大。
3.加强人员队伍建设,提高专业技能。人员队伍是暖通工程具体的实践者,也是整个暖通工程质量和进度的基本保障,优秀的施工队伍可以保证工程顺利实施,目前,在建筑行业中,对暖通工程施工技术含量要求相对较高,然而,从业技能人员知识结构不全,技术水平参差不齐,往往造成质量问题和事故,因此,有效的加强人员培训,提高施工人员技术水平,对于提高整个行业水平具有重要意义。
在暖通空调安装工程施工过程中,不仅要依据规范按图施工,更重要的还要根据实际情况,在安全第一的前提下采取合理的施工方案。以更低的成本、更精湛的工艺进行施工,从而获得更好的经济效益和社会效益。当然,随着科学技术的日新月异,新技术、新工艺在暖通施工中的应用层出不穷。这就要求我们不断地更新知识,不断地接受新生事物,在实践中去发现问题、分析问题、解决问题。
参考文献:
[1]向洪江.暖通空调安装施工中的问题及处理方法[J].黑龙江科技信息,2009(21).
关键词:太阳能;供热改造;应用
中图分类号:TK51 文献标识码:A
1 改造方案的制定
根据港区周边(盖州双台子及熊岳等处)可供温泉热水及港内已实现冬季集中供热的实际情况,我们制定了下述三个方案。方案1为全年备用温泉热水;方案2为夏季备用温泉热水,冬季备用集中供热换热;方案3为夏季备用电热锅炉,冬季备用集中供热换热。
三个方案的成本收回期限基本相同;方案一的投资最少380万元,方案二的投资最多415万元;方案一受温泉水送水影响最大,方案三不受温泉水送水影响。考虑到三个方案的投资额度、成本收回期限、运营维护成本及每年节省的费用基本相近,但受温泉水供应能力、运送条件等不利因素影响,为不影响一线职工昼夜洗浴需求,综合权衡各方面因素,最终选定不用温泉水作为备用热源,即选定方案三:投资405万元对三处浴池实施太阳能供热改造,供暖季节以集中供热换热作为备用热源,非供暖季节以电热锅炉作为备用热源,且电锅炉在冬季可与集中供热热源互补,更有保障、更加合理。
太阳能浴池系统使用寿命至少为15年,其后期维护费用与现有浴池设施维护费用相当,可相互抵消。5年收回投资后,还可使用10年,每年节省费用按88.3万元计,则三处浴池在全部收回投资后,还可节省883万元。设计过程中还适当预留集热器面积和蓄水箱,合理做好系统供热能力的预留,以使太阳能供热系统在设计使用年限内,既能够充分发挥作用,又不造成过度的供热能力浪费。
2 设备和材料选型
(1)太阳能集热模块为全玻璃真空管太阳能集热器,每块集热模块集热面积为6.5O,外形尺寸为3310mm×2080mm,集热器真空管采用新型优质硼化硅全玻璃真空管。
(2)组合式保温储水箱采用304不锈钢内胆,彩钢板外皮厚0.5mm,中间保温层为聚氨酯发泡结构密度达到35-45kg/m3,闭孔率R95%,-45℃不收缩变形。
(3)冬季由集中供热水-水换热提供热水,非供暖季节辅助热源为外置式电加热热水锅炉:最长加热时间15小时、冷水水温15℃、热水水温45℃、作业区加热水量200000kg、物流加热水量40000kg、四期加热水量40000kg、热效率取0.95,由以上参数计算辅助加热功率作业区P= CMΔT /η・H・860=500kW,物流区P=240kW,四期P=240kW。
(4)太阳能热水循环水泵、供水泵、循环混水泵及电加热锅炉循环水泵,均选用格兰富水泵,以实现恒压供水,极大提高用水舒适度,内置过热保护,缺水保护,低压保护等多重保护功能。
(5)太阳能冷、热水管道均采用国标热镀锌钢管,外用玻璃棉保温,厚度为40mm。
(6)控制器选用西门子控制单片机,控制核心为西门子S7系列工业PLC,显示为6寸彩色触摸屏,温度传感器为标准PT100带不锈钢护杆热电阻,水位传感器为专用微压式压力型外接式,变频器为西门子MM430工业水泵专用系列。
(7)室外集热器支架底座采用150×150×5mmQ235钢制作,角钢支架选用40×40×4mm国标热镀锌角钢支架。
(8)控制线路信号屏蔽线采用国标0.5mm2×3,屏蔽其它磁场干挠,系统控制更安全。
(9)电伴热带缠缚在室外管道上,做为冬季停电后水管的解冻及低温时的防冻使用,能承受4kV-6kV浸水耐压试验,每米成品电热带的绝缘电阻不低于20MΩ,在-20℃±1℃放置24小时后弯曲三次面无裂纹,最高表面温度不高于85℃,最高维持温度Q75℃。
(10)电磁阀采用全铜制,AC= 220V,零公斤起动。
3 工作原理
(1)太阳能温差加热原理
在光照条件下,当温度T5-T2≥7℃时(T5集热器内水温,T2太阳能储水箱1(加热水箱)水温),太阳能热水系统控制器自动启动P1太阳能热水循环泵,将集热器中较高温度的水顶入储热水箱1中,当T5-T2≤2℃时(T5集热器内水温,T2太阳能储水箱1水温),太阳能热水系统控制器自动关闭P1太阳能热水循环泵,直到第二次达到设定温差。加热水箱补水方式为低水位补水方式。
(2)太阳能恒温水箱补水原理
当储热水箱2中用户用水,储热水箱水位低于设定最低水位时,控制器自动启动热水循环泵P2,同时根据储热水箱2中的热水温度控制器自动判是否启动电磁阀或电加热管补充到储热水箱2至设定满水位和设定水温。
由于改造后系统的自动化程度得到了较大提高,为了能够保证系统更好的运行,公司要加强对使用单位技术人员和操作人员的管理培训工作。同时设置专业维护保养人员,在运行期间跟踪检测,每班测定压力、温度和流速等基础数据,随时发现问题,及时解决;每班对系统设备完成一次运行检查,每月完成一次运行保养,每季度关停一次系统,开展一次全面检查和保养,进行换热机组和电气线路清理检查、换热片拆洗检查、集热器管路清洗检查,以及管线除污检查等。同时要做好屋面结构承重校核问题,避免系统改造后屋面防水性能下降。
结语
营口港太阳能浴池供热系统改造完成后运行状况良好,未经大中修,运行维护成本低,达到了节能增效的预期目标。同时配合营口港的集中供热改造,彻底取缔了港区非生产燃煤锅炉,既实现了节能减排,又提升了企业形象,经济效益与社会效益显著,进一步实现了建设“资源节约型、环境友好型”港口的目的。
参考文献
[1]范艳萍.十年崛起路,铮铮环保行-营口港集团节能减排工作纪实[J].环境教育,2013(08).
[2]王莉,史建东.调结构抓创新,实现绿色发展-内蒙古一机集团推进节能减排工作纪实[J].国防科技工业,2010(08).
关键词:中央空调;变频;节能
Abstract:In this paper, Fortress Tower, the central air conditioning system problems in the feasibility of energy-saving analysis, and analysis to demonstrate the structure and working principle of the central air-conditioning systems, frequency control principles and characteristics, and the specific energy-saving program andafter transformation, a significant effect described.
Keywords: central air conditioning; inverter; Energy saving
中图分类号:TE08 文献标识码:A文章编号:
1引言
随着国民经济的快速发展,能源问题日益严峻,建筑节能成为当今建筑设计首先考虑的因素之一。中央空调是现代高层建筑中必不可少的设备之一,据统计中央空调的耗能平均占到建筑物总耗能的65%左右,而中央空调系统都是按最大负载并增加一定余量设计,实际运行中,满负荷运行不多,大部分时间都在70%负载以下运行。虽中央空调系统中制冷机组能随气温变化自动变频运行,但与之相匹配的冷冻泵、冷却泵却没有自动调节负载,几乎长期在100%负载下运行,造成了能量的极大浪费,因此利用变频器自动调节水泵的输出流量,已成为众多的空调系统节能设计中应用最为广泛的一种,成为最有用的节能技术。
2原系统简介
丰泽大厦共15层,其中央空调系统改造前的主要设备和控制方式如下:
制冷系统:双效蒸汽型溴化锂机组(型号SXB6-93DH2M)1台;冷冻水泵(型号ISC100-160)2台、扬程67m;冷却水泵(型号ISC125-125)2台,扬程37m;均采用一用一备的方式运行。冷却塔(型号NC832102)1台,配备5.5kW风扇电机2台。
3原系统的运行及存在问题
丰泽大厦是我公司对外租售的办公大楼,各种配套设施齐全,对环境的舒适度要求很高。因此,中央空调的投入使用必不可少,每年的5-10月份每天都必须供应冷气。由于中央空调系统的制冷机组可以根据负载变化随之变频运行,但冷冻泵、冷却泵不能随负载变化作出相应的调节。这样,水循环系统长期在大流量的状态下运行,造成了能量的极大浪费。特别是在某些末端设备温控稍有失灵或灵敏度不高时,将会导致大面积空调室温偏冷,严重干扰中央空调系统的运行质量。水泵电机启动电流一般为其额定电流的3~4倍,长期这样运行使得接触器使用寿命大为下降;且启泵时的机械冲击和停泵时的水锤现象,对机械器件、轴承、阀门和管道等造成破坏,增加维修费用成本。
4节能改造的可行性分析
针对上述问题,我们利用变频器的运行原理进行理论分析。对水循环系统水泵进行改造,以节约电能。
4.1中央空调系统的构成及工作原理
中央空调系统主要由制冷机、冷却水循环系统、冷冻水循环系统、风机盘管系统和散热水塔组成,其系统结构如下图所示:
制冷机通过压缩机将制冷剂压缩成液态后送蒸发器中与冷冻水进行热交换,将冷冻水制冷,冷冻水泵将冷冻水送到各风机的冷却盘管中,由风机吹送冷风达到降温的目的。经蒸发后制冷剂在冷凝器中释放出热量,与冷却循环水进行热交换,由冷却水泵将带来热量的冷却水泵到散热水塔上由水塔风扇对其进行喷淋冷却,与大气之间进行热交换,将热量散发到大气中去。空调系统在实际运行时,随着时间不同、使用空间以及气温变化,绝大多数时间内,实际需要的冷负荷低于设计值,但冷冻水泵和冷却水泵由工频控制,处于100%的满负荷运行状态,浪费大量电能。在中央空调系统设计中,管道泵的容量是取系统最大负荷再增加10%~20%余量作为设计安全系数。据统计,在传统的中央空调系统中,冷冻水、冷却水循环用电约占系统用电的12%~24%,而在制冷机低负荷运行时,冷冻水、冷却水循环用电就达30%~40%。因此,实施对冷冻水、冷却水循环系统的能量自动控制是中央空调系统节能改造及自动控制的重要组成部分。
4.2变频控制原理与特性分析
1) 根据水泵的相似定律,两种流体应满足几何相似、动力相似和运动相似,则水泵的转速、流量、扬程和功率之间存在以下关系:
Q/Qm=n/nm (2)
H/Hm=(n/nm)2(3)
N/Nm=(n/nm)3 (4)
式(2)~(4),n为水泵转速,r/min;Q为水泵流量,m3/h;H为水泵扬程,m;N为水泵功率,kW。
N/Nm=(Q/Qm)(H/Hm)(5)
式(5)表明,水泵所耗功率和流量与扬程的乘积成正比。
2) 调节流量的方法:
如图2所示,曲线a是阀门全部打开时,供水系统的阻力特性;曲线b是额定转速时,泵的扬程特性。这时供水系统的工作点为A点:流量QA,扬程HA;
图2 变速调节与流量变化的关系
(1)转速不变,将阀门关小这时阻力特性如曲线c所示,工作点移至B点:流量QB,扬程HB,电动机的轴功率与面积OQBBHB成正比。
(2)阀门开度不变,降低转速,这时扬程特性曲线如曲线d所示,工作点移至C点:流量仍为QB,但扬程为HC,电动机的轴功率与面积OQBCHC成正比。
对比以上两种方法,可以十分明显地看出,采用调节转速的方法调节流量,电动机所用的功率将大为减小,是一种能够显著节约能源的方法。
3)根据异步电动机原理:n=60f(1-s)/m(6)
式中,n为转子转速,r/min;60为换算系数,s/min;f为电源频率,Hz;s为定子与转子之间的转差率;m为电动机绕组的级对数。
由(6)式可见,调节转速有3种方法,改变频率、改变电机磁极对数、改变转差率。在以上调速方法中,变频调速性能最好,调速范围大,静态稳定性好,运行效率高。因此改变频率而改变转速的方法最方便有效。
根据以上分析,结合办公大楼中央空调的运行情况,利用变频器对中央空调水循环系统进行节能改造是切实可行,较完善的高效节能方案。
5节能改造的具体方案
制冷模式下冷却泵、冷冻泵的控制模式。冷却水循环泵、冷冻水循环泵各配30kW变频器1台,均采用温度传感器对回水进行恒温控制,并根据循环水的温度自动地调节循环水的流量,达到最佳运行状态,而且具有软启动功能。该方案在保证最末段设备冷冻水流量供给的情况下,确定一个冷冻泵变频器工作的最小工作频率,将其设定为下限频率并锁定;变频冷冻水泵的频率调节,是通过安装在冷冻水系统回水主管上的温度传感器检测冷冻水回水温度;再经由温度控制器设定的温度来控制变频器的频率增减;其控制方式为:冷冻回水温度高于设定温度时,频率无极上调最大达到50Hz;反之,频率无极下调最低达到最低运行频率。
主电路的控制设计如下图:
6节能改造后效果显著
空调系统改造后一年的运行电量与先前相比较,累计节约用电3.2万度,电价按0.78元/kwh计算,每年可节约2.5万元,节能率达65%。经济效益十分显著。这次技改总投资约2万元,投入运行一年后就收回成本并达到节能增效。其次对系统的也得到许多好处:采用了变频器运行,消除了启泵时大电流对电网的冲击,停泵时产生的机械冲击对管道、阀门、压力表等的损害;水泵大多数时间运行在额定转速以下,对机械部件的使用寿命得到延长;电气故障随之降低。同时提高了中央空调系统机组的工作效率和运行的自动化水平。
7结论