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微型热电联产在游泳池项目中的应用研究(一)

时间:2007-1-27栏目:石油能源论文

  游泳池最大的三项支出是:能源费用、人工工资和水费,其中能源支出,包括电费和天然气燃料费用是最大的一项成本支出,特别是在冬季。在北京大多游泳池在冬季是难以赢利的,其主要原因是冬季的燃料费用支出的大幅度增加,有的游泳池冬季每月亏损高达万元,甚至不得不关闭或暂停经营。造成这一问题的关键因素是没有能合理利用能源,如果合理有效利用资源,实现能量梯级利用,温度对口,采用热电联产技术,亏损可以大大减少。
  所谓热电联产就是在能源利用中,将高品位的热量转换成为高价值的电能,再将发电后的余热来满足低品位能源的需求,例如加温热水。通常热电联产给人们的印象是大型的工业巨人,是一些大型热电厂,随着技术的进步,热电设备越做越小,发电量从几万几千千瓦,下降到几百几十千瓦,可以适用于各种各样的终端用户的需求。
  游泳池的设计是多种多样的,其尺寸、节能标准、客户对象等均有所不同,对于电力、热力的需求可能也不同,但是需要电力和热力才能维持运营的基本特性是没有区别的。我们可以根据各个游泳池不同的能量需求特性,针对性地采用新型热电联产和其他技术解决方案,以提高游泳池的经济性。
  游泳池不仅是一个用热大户,也是一个用电大户。一般游泳池安装了大量水泵、水过滤系统和照明等系统,需要较多的电力。往往游泳池不是一个独立的经营单元,它是其他经营项目的一个功能性组成部分,对电力需求的范围可能更大。而且,这些项目多属于娱乐性商业场所,购电电价很高。所以,发展热电联产将必然具有明显的经济性。
  法律法规基础:
  国家鼓励发展热电联产,节约资源的法律和政策是非常明确的。
  《中华人民共和国节约能源法》第三十九条:“国家鼓励发展下列通用节能技术:(一)推广热电联产、集中供热,提高热电机组的利用率,发展热能梯级利用技术,热、电、冷联产技术和热、电、煤气三联供技术,提高热能综合利用率;”
  《国家发展计划委员会、国家经济贸易委员会、建设部、国家环境保护总局(计基础)2000年1268号“关于发展热电联产的规定”》第十四条:“积极支持发展燃气-蒸汽联合循环热电联产。4、以小型燃气发电机组和余热锅炉等设备组成的小型热电联产系统,适用于厂矿企业、写字楼、宾馆、商场、医院、银行、学校等较分散的公用建筑。它具有效率高、占地小、保护环境、减少供电线损和应急突发事件等综合功能,在有条件的地区应逐步推广。”
  需求分析研究:
  游泳池对于热量的需求分析是一个非常复杂的问题,游泳池的尺寸、节能实际水平、使用性质、季节温度变化与日间温度变化等因素,都对能源需求产生影响,为了技术应用的广泛性,我们对以下四种方式进行热电联产适用性研究。
  游泳池对热能的需求有三种性质:1、池水加温;2、淋浴水加温;3、采暖。采暖受游泳池使用性质影响比较大,例如比赛性泳池有观众看台,跳水型泳池高度较大,而且这两类泳池使用周期性特征明显,所以我们对采暖不做分析。本项目研究的重点是池水和淋浴用水加温。
  池水加温需求
  
  类型单位标准泳池浅水泳池小型泳池宾馆泳池泳池长度M50502515泳池宽度M25251510浅端深度M1.51.31.31.1深端深度M2.11.61.51.3池水容量m32,2501,813525180水质量kg2,250,0081,812,507525,002180,00126-28℃焓差值kJ/kg8.728.728.728.72热值kJ19,620,07315,805,0584,578,0171,569,606kWh5,450.024,390.291,271.67436.000.5℃每小时补损kWh1,362.511,097.57317.92109.000.25℃每小时补损kWh681.25548.79158.9654.500.1℃每小时补损kWh272.50219.5163.5821.80
  游泳池的热量损耗主要受补水量、季节性和日间的环境温度变化影响,目前一般的游泳池都是循环用水,排放污水带走的热量是有有限的。北京某游泳池有一个标准池和一个小型池,安置3台0.7MW小型燃气锅炉,实际上在冬季大多时间只要一台锅炉运行即可。上述四种游泳池,在正常情况下,如果节能措施得力,北京冬季每小时补充温度损失不会超过0.25℃,夏季常年平均温度损失降低到0.1℃。根据概率分析方法,前两种泳池平均需求值450kW,后两种在平均需求值90kW。
  
  北京地区平均温度变化
  
  北京1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月日间平均温度14112127313130262093夜间平均温度-10-8-1713152120146-2-8月平均温度-4.5-25142023262520133.5-2.5
  上海地区平均温度变化
  
  上海1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月日间平均温度8813192528323228231712夜间平均温度1141015192323191472月平均温度4.54.58.514.52023.527.527.523.518.5127
  淋浴用水的加温,是游泳池另一能源支出大项,而且基本没有回收。如果以外部给水温度10℃计算,加温到45℃,每公升需要125.46W。
  
  焓差计算
  
  温度单位热值10℃kJ/kg41.9945℃kJ/kg167.45焓值kJ/kg125.46
  淋浴水加温
  
  类型单位标准泳池浅水泳池小型泳池宾馆泳池平均顾客流量人

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