商業(yè)建筑中蒸汽系統(tǒng)現(xiàn)狀與節(jié)能分析理工論文

時(shí)間：2022-10-12 23:30:31 建筑畢業(yè)論文我要投稿

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　　本文介紹了目前北京市商業(yè)建筑中的蒸汽系統(tǒng)的運(yùn)行現(xiàn)狀,并在調(diào)查和測(cè)量了大量蒸汽系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,對(duì)現(xiàn)有的蒸汽系統(tǒng)中存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析,并提出了一定的改造意見(jiàn),同時(shí)著重介紹了一種適用于蒸汽系統(tǒng)的新設(shè)備。

商業(yè)建筑中蒸汽系統(tǒng)現(xiàn)狀與節(jié)能分析理工論文

　　1 中國(guó)商業(yè)建筑蒸汽能耗現(xiàn)狀

　　隨著中國(guó)的改革開(kāi)放和經(jīng)濟(jì)發(fā)展,商業(yè)建筑的面積日趨增大,建設(shè)規(guī)模和建設(shè)速度逐漸加大。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前中國(guó)已經(jīng)建成大約2000多幢高級(jí)賓館和寫(xiě)字樓,800多家大型商場(chǎng),其中絕大部分的高級(jí)賓館、飯店都設(shè)有蒸汽系統(tǒng)。根據(jù)我們對(duì)二十多幢商業(yè)建筑的能耗調(diào)查統(tǒng)計(jì),設(shè)有蒸汽系統(tǒng)的商業(yè)建筑每年僅鍋爐的燃料費(fèi)用就接近60元/平方米,現(xiàn)有商業(yè)建筑的每年的能源消耗費(fèi)用就高達(dá)225億元人民幣。

　　賓館類(lèi)建筑的蒸汽系統(tǒng)主要由蒸汽源、蒸汽輸配系統(tǒng)、蒸汽用戶(hù)三部分組成。蒸汽源一般為蒸汽鍋爐。使用燃料各有不同,包括:燃?xì)狻⑷加秃兔骸Ｕ羝斉渑c回收系統(tǒng)包括蒸汽由蒸汽源輸送至用戶(hù)和部分蒸汽凝水由用戶(hù)處回收至蒸汽源兩部分。蒸汽用戶(hù)一般有以下四個(gè):第一個(gè)是建筑內(nèi)所需生活熱水,通過(guò)與蒸汽換熱的方式提供;第二個(gè)是是空調(diào)和供暖系統(tǒng)在冬季時(shí)使用的熱水通過(guò)與蒸汽換熱提供;第三個(gè)是洗衣房,使用蒸汽熨洗衣服;最后是廚房,使用蒸汽蒸煮食品和消毒餐具。此外對(duì)于一些采用吸收式冷機(jī)的商場(chǎng)、飯店,蒸汽系統(tǒng)還提供溴化鋰吸收式冷機(jī)運(yùn)行所需的高壓蒸汽。對(duì)于醫(yī)院,蒸汽系統(tǒng)還提供蒸汽供大部分醫(yī)療室消毒器械使用。表1 顯示了北京市幾種不同的商業(yè)建筑的蒸汽消耗各成份比例。

　　2 蒸汽系統(tǒng)存在的問(wèn)題和節(jié)能潛力

　　通過(guò)對(duì)北京市商業(yè)建筑中蒸汽系統(tǒng)的調(diào)查和分析發(fā)現(xiàn),目前蒸汽系統(tǒng)的應(yīng)用中還存在著很大的問(wèn)題,這同時(shí)也反應(yīng)了蒸汽系統(tǒng)具有巨大的節(jié)能潛力。主要表現(xiàn)在以下幾方面:

　　* 中國(guó)商業(yè)建筑的能耗高于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的商業(yè)建筑能耗。從我們對(duì)北京市近10棟賓館、飯店和醫(yī)院的全面測(cè)試和統(tǒng)計(jì)可知,這些商業(yè)建筑的全年運(yùn)行能耗平均大約是188 kwh/m2.a,而氣候條件大致相當(dāng)?shù)娜毡镜耐?lèi)建筑的平均全年能耗大約是135 kwh/m2.a,也就是說(shuō)北京市的賓館的能耗要比日本高出將近40%。這其中,空調(diào)能耗占到50~60%,而其中設(shè)計(jì)到蒸汽系統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)冷、熱能耗又占到空調(diào)能耗的40~50%(如果夏季采用吸收式制冷,冬季采用蒸汽換熱采暖和空調(diào))。

　　* 同類(lèi)型的的商業(yè)建筑之間的能耗也有較大差別。圖1顯示了北京4家四星級(jí)以上賓館的全年每平方米耗燃料量,從圖中可看出耗燃料量最高的商場(chǎng)比耗電量最低的商場(chǎng)能耗高出將近2倍。

　　圖1 北京市4家四星級(jí)以上賓館的全年每平方米耗燃料量比較

　　從蒸汽系統(tǒng)的凝水回收系統(tǒng)運(yùn)行情況看,各個(gè)賓館之間也存在著很大的差異。由于蒸汽凝水中含有大量的水的顯熱,因此凝水回收率越低,系統(tǒng)的能耗損失就約大。圖2顯示的是我們調(diào)查的北京市幾個(gè)賓館、醫(yī)院的蒸汽凝水回收情況。從圖2中可以看出,一些賓館蒸汽凝水回收率達(dá)到80%以上,凝水回收效果較好,而還有一些系統(tǒng)的凝水回收率低于20%,且大部分蒸汽系統(tǒng)的凝水回收率較低。

　　圖2 北京市賓館蒸汽凝水回收率

　　* 近年來(lái)已有不少的節(jié)能改造項(xiàng)目竣工,這些改造項(xiàng)目都顯示出較大的經(jīng)濟(jì)效益,說(shuō)明商業(yè)建筑有巨大的節(jié)能潛力。例如在亮馬河大廈,提高蒸汽凝水的回收率和減少二次蒸汽的產(chǎn)生等技術(shù)手段,一年可以節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用80多萬(wàn),所需的投資不到一年的時(shí)間即可回收。

　　上述分析表明,中外對(duì)比、同類(lèi)建筑的對(duì)比和商業(yè)建筑成功的改造實(shí)例都充分說(shuō)明中國(guó)的商業(yè)建筑蒸汽系統(tǒng)具有巨大的節(jié)能潛力,蒸汽系統(tǒng)節(jié)能改造有很好的經(jīng)濟(jì)效益。

　　3 蒸汽系統(tǒng)節(jié)能的途徑和方法

　　蒸汽系統(tǒng)包括蒸汽輸送系統(tǒng),蒸汽用戶(hù),蒸汽凝水回收系統(tǒng)。因此蒸汽系統(tǒng)節(jié)能必須從這三個(gè)方面分別下手。從調(diào)查情況看目前高壓蒸汽輸送系統(tǒng)其輸送效率較高,節(jié)能潛力較少;而蒸汽用戶(hù)的節(jié)能潛力則主要體現(xiàn)在空調(diào)用戶(hù)如何有效的利用冷、熱源上,在這里就不詳細(xì)說(shuō)明了;所以目前蒸汽系統(tǒng)的節(jié)能則主要體現(xiàn)在蒸汽凝水回收系統(tǒng)上,即如何提供凝水回收率和減少系統(tǒng)的二次蒸汽產(chǎn)生。

　　3.1 提高工作人員的管理運(yùn)行水平

　　* 對(duì)運(yùn)行管理人員、操作工人進(jìn)行思想品質(zhì),培養(yǎng)他們的責(zé)任感和事業(yè)心,提高覺(jué)悟,盡職盡責(zé)地運(yùn)行管理設(shè)備。

　　* 建立嚴(yán)格的管理制度,規(guī)范職員、工人行為,這是實(shí)現(xiàn)良好運(yùn)行管理的客觀(guān)保證。

　　* 對(duì)職工、工人進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn),提高他們的技術(shù)水平和運(yùn)行管理水平,有益于改善他們的工作,減少能耗。

　　末端蒸汽用戶(hù)的節(jié)能意識(shí)也對(duì)蒸汽系統(tǒng)的能耗有很大的影響。例如北京市某賓館的洗衣房,洗衣房的工作人員為了工作方便,大部分用汽設(shè)備(如熨燙機(jī)等)都采用無(wú)疏水閥運(yùn)行,這不僅使得整個(gè)洗衣房的蒸汽凝水溫度偏高,造成了大量的二次蒸汽損失,同時(shí)還使一部分動(dòng)力蒸汽也由凝水管道排到室外,造成了大量的能耗損失。

　　3.2 提高系統(tǒng)設(shè)備的管理運(yùn)行水平

　　這主要體現(xiàn)在

　　* 對(duì)設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格管理、合理使用,確保使之高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　* 及時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行更新?lián)Q代,更換低效設(shè)備,避免不必要的能源消耗。

　　* 建立詳細(xì)的工作計(jì)劃和節(jié)能措施,確保節(jié)能改造工程的節(jié)能效果,防止徒勞無(wú)功。

　　由于設(shè)備老化造成的蒸汽系統(tǒng)的能耗增加,在我們的測(cè)試調(diào)查中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)。如北京市某四星級(jí)賓館,其凝水箱內(nèi)凝水長(zhǎng)期硬度檢查不合格,被迫再度軟化或者就地排走,造成很大的能源和經(jīng)濟(jì)損失。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)是由于一臺(tái)生活熱水用的殼管式蒸汽熱水交換器的內(nèi)管破裂,使得大量的未軟化的生活熱水直接進(jìn)入蒸汽管道回到凝水箱而造成的。

　　此外采用合理的蒸汽凝水回收系統(tǒng)也是減少系統(tǒng)能耗的一個(gè)關(guān)鍵因素。從圖2中我們可以看到賓館B和D的凝水回收率較高,這主要是由于賓館B中對(duì)蒸汽凝水進(jìn)行了多極預(yù)冷,才進(jìn)入凝水箱,即蒸汽經(jīng)以及換熱器換熱后,得到的溫度較高的凝水再和二級(jí)換熱換,使其溫度進(jìn)一步降低。這樣避免了大量的二次蒸汽損失,而且溫度較低的凝水也更容易打回鍋爐房。賓館D中則將鍋爐補(bǔ)水直接打到凝水箱中和凝水混合,降低凝水箱內(nèi)的凝水溫度,這樣也避免了能耗損失。

　　圖3 賓館B中蒸汽系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

　　圖4 賓館D中蒸汽系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

　　3.3 節(jié)能新技術(shù)的推廣

　　技術(shù)手段的推廣和合理利用是商業(yè)建筑節(jié)能的關(guān)鍵。適合中國(guó)商業(yè)建筑的

　　節(jié)能的方法并不是建造一兩幢新的商業(yè)建筑來(lái)展示新技術(shù),而是通過(guò)一些投資小見(jiàn)效快的技術(shù)手段對(duì)現(xiàn)有商業(yè)建筑的改造和提高運(yùn)行管理水平來(lái)提高能源利用效率。

　　從蒸汽系統(tǒng)自身的特點(diǎn)來(lái)看,蒸汽系統(tǒng)問(wèn)題最大的地方是蒸汽凝水回收系統(tǒng)。目前一種射流-噴射泵系統(tǒng)非常適合于代替蒸汽系統(tǒng)中蒸汽熱水換熱器。它采用的是將蒸汽直接噴到需要加熱的水中,通過(guò)混合來(lái)達(dá)到換熱的效果。由于它不存在凝水回收系統(tǒng),固避免了目前蒸汽凝水回收系統(tǒng)中的大量問(wèn)題。但由于它將處理過(guò)的軟化水直接噴到了未處理的熱水中,其增加了鍋爐房處理軟化水的費(fèi)用。

　　如下是噴射泵系統(tǒng)與傳統(tǒng)的板式熱交換器的運(yùn)行能耗費(fèi)用比較:

　　初始條件:

　　1. 采用燃?xì)忮仩t,燃料為天然氣,價(jià)錢(qián)為1.8元/m3,熱值為44175kj/m3,鍋爐效率93%

　　2. 都提供4公斤壓力的蒸汽,溫度為143.4,蒸汽熱值為2732kj/kg

　　3. 自來(lái)水價(jià)格為3元/噸,軟水價(jià)錢(qián)為5元/噸,自來(lái)水水溫為15℃,熱值為62.85 kj/kg

　　4. 生活熱水供應(yīng)水溫為60℃,熱值為251.4kj/kg

　　5. 板式換熱器的凝水溫度為70℃,熱值為293.3kj/kg

　　計(jì)算步驟:

　　1、采用FTS系統(tǒng)生產(chǎn)1噸生活熱水所需耗費(fèi)

　　(1) 耗蒸汽量

　　設(shè)生產(chǎn)1噸生活熱水的蒸汽耗量為Gsteam,由:

　　Gsteam×2732+(1000-Gsteam)×62.85=1000×251.4