公共建筑供热系统分时分区节能改造方案.doc

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1、.公共建筑供热系统分时分区节能改造方案一、现有技术方案供热系统的热惰性是制约按需供热的一个重要因素，尤其对于按需供热中最重要的间歇性供热需求，现有的技术方案难以满足节能运行的要求。对于公共建筑，通常工作时间段要求正常供热、而夜间维持防冻运行即可；由此产生了分时分区的节能运行方案，具体包括：1、末端变流量分时分区供热：在低负荷运行时，通过调节流量阀开度降低末端系统流量以降低供热量；其优点是成本低、结构简单、有一定的节能效果；缺点是：不能改变系统供水温度；并容易造成水力失调、不利节点的管路有冻结风险；2、通断时间控制分时分区供热：在低负荷运行时，通过通断阀定时开启或关闭，降低供热量；其优点

2、是成本低、结构简单、有一定的节能效果；缺点是：不能改变系统供水温度；并且不适合应用于严寒地区；3、楼前混水系统分时分区供热：具体结构形式多种多样，共同点是其中至少包括调节阀、控制系统和内部循环泵；通过内部循环泵维持内部水循环，通过调节阀调整供热量；其优点是：能够改变系统供水温度、节能效果好；缺点是：系统复杂、控制系统要求高、成本较高。通过需求分析可以发现，此类应用的特点是在某个时间点供热需求会发生由大变小的突变、然后将维持一段较长时间的低负荷状态，但是供热系统的热惰性会导致响应速度严重滞后，从而形成能源的浪费。根据参考资料可知，虽然规定的夜间最低值班室温为5℃，而现有的分时分区系统的夜

3、间室温则通常为15℃左右，其中仍有一定的节能空间。另外正常供热时，末端系统的管道和铸铁散热器中的平均水温为60℃以上，切换到夜间低消耗运行状态后，平均水温逐渐下降为30℃以下。由此，对应的末端散热器壳体和循环水都会产生至少30K的温差，现有技术方案中，这部分的温差所对应的热量是无法被利用的、大部分被白白浪费掉。以较常见的四柱760铸铁散热器为例：散热器单片参数：重量5.2Kg、水容量0.93L、中心距600mm；通常单片对应末端供热面积为1.3至1.5平方米。其中：铸铁的比热容为：0.53kj/(kg*k)；水的比热容为：4.2kj/(kg*k)当发生需求突变后形成温差为30K时，所对

4、应的热量损失为：5.2*0.53*30+0.93*4.2*30=199.86kj（约55.5wh）即对应每平方米供热面积会产生约40wh的热量损失。二、改进技术方案为解决现有技术的问题，本方案采用相变储能技术，在末端系统负荷产生由大变小的突变时，通过相变储能模块迅速从末端系统中提取热量储存起来、并加以利用。同时，相变储能模块具有良好的降温输出能力，完全可以替代现有系统。具体方案：该系统包括热源侧系统1、末端系统2、相变储能模块3和内部循环泵4；在正常供热负荷工况下，热源侧系统1与末端系统2连接，由热源侧系统1为末端系统2提供热量；当末端系统2的负荷发生由大变小的突变时（此时，末端系统2

5、中的循环水的温度高于相变储能模块3中的储能材料的相变温度），将热源侧系统1与末端系统2断开，并将末端系统2与相变储能模块3、内部循环泵4相连接，由内部循环泵精选范本.4驱动末端系统2中的水循环通过相变储能模块3的换热器5、使得循环水与储能材料进行热交换，将水中的热量回收并储存到相变储能模块3之中，同时使得循环水的温度迅速下降、从而避免了热量的散失；然后，在末端系统2处于低负荷运行时，当末端系统2中的水温下降到低于相变储能模块3中的储能材料的相变温度时，将末端系统2与相变储能模块3、内部循环泵4相连接，由内部循环泵4驱动末端系统2中的水循环通过相变储能模块3的换热器、使得循环水与储能材料

6、进行热交换并输出温度较低的低品位热能，从而维持末端系统的低负荷运行、即可维持夜间值班温度。图1需要指出的是，在夜间低负荷值班工况下，在末端系统中尽量降低供水温度并维持一定流量的循环，是保证安全性的同时降低能耗的最佳手段。此时若采用楼前混水系统则：末端负荷理论上最低可缩减为正常负荷的1/5；热源侧的供水温度与末端侧供水温度的差值较大（>30K）、是正常运行温差的两倍以上；由此，其中关键的热源测流量调节阀的开度将小于10%、甚至有可能低于5%，其可操作性大打折扣。以下是几种方案的对比分析表：方案基础构成造价节能效果优缺点分析变流量系统流量阀控制系统2元/㎡<20%优点：结构简单；缺点：存在

7、运行风险；不能改变末端供水温度，节能率低；通断控制系统通断阀控制系统2元/㎡<20%优点：结构简单；缺点：存在运行风险；不能改变末端供水温度，节能率低；楼前混水系统调节阀组合控制系统内部循环泵4-10元/㎡20-30%优点：可降低供水温度，节能率高；缺点：结构复杂，控制精度要求高；相变储能系统相变储能模块通断阀组合控制系统内部循环泵10元/㎡>30%优点：结构简单，适用面广；低负荷运行时，末端的供水温度最低，节能率最高；缺点：不适用于热源侧供水