微型熱電聯(lián)產(chǎn)在游泳池項(xiàng)目中的應(yīng)用研究（一）

　　游泳池最大的三項(xiàng)支出是：能源費(fèi)用、人工工資和水費(fèi)，其中能源支出，包括電費(fèi)和天然氣燃料費(fèi)用是最大的一項(xiàng)成本支出，特別是在冬季。在北京大多游泳池在冬季是難以贏利的，其主要原因是冬季的燃料費(fèi)用支出的大幅度增加，有的游泳池冬季每月虧損高達(dá)萬(wàn)元，甚至不得不關(guān)閉或暫停經(jīng)營(yíng)。造成這一問(wèn)題的關(guān)鍵因素是沒(méi)有能合理利用能源，如果合理有效利用資源，實(shí)現(xiàn)能量梯級(jí)利用，溫度對(duì)口，采用熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，虧損可以大大減少。
　　所謂熱電聯(lián)產(chǎn)就是在能源利用中，將高品位的熱量轉(zhuǎn)換成為高價(jià)值的電能，再將發(fā)電后的余熱來(lái)滿足低品位能源的需求，例如加溫?zé)崴�。通常熱電�?lián)產(chǎn)給人們的印象是大型的工業(yè)巨人，是一些大型熱電廠，隨著技術(shù)的進(jìn)步，熱電設(shè)備越做越小，發(fā)電量從幾萬(wàn)幾千千瓦，下降到幾百幾十千瓦，可以適用于各種各樣的終端用戶的需求。
　　游泳池的設(shè)計(jì)是多種多樣的，其尺寸、節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)、客戶對(duì)象等均有所不同，對(duì)于電力、熱力的需求可能也不同，但是需要電力和熱力才能維持運(yùn)營(yíng)的基本特性是沒(méi)有區(qū)別的。我們可以根據(jù)各個(gè)游泳池不同的能量需求特性，針對(duì)性地采用新型熱電聯(lián)產(chǎn)和其他技術(shù)解決方案，以提高游泳池的經(jīng)濟(jì)性。
　　游泳池不僅是一個(gè)用熱大戶，也是一個(gè)用電大戶。一般游泳池安裝了大量水泵、水過(guò)濾系統(tǒng)和照明等系統(tǒng)，需要較多的電力。往往游泳池不是一個(gè)獨(dú)立的經(jīng)營(yíng)單元，它是其他經(jīng)營(yíng)項(xiàng)目的一個(gè)功能性組成部分，對(duì)電力需求的范圍可能更大。而且，這些項(xiàng)目多屬于娛樂(lè)性商業(yè)場(chǎng)所，購(gòu)電電價(jià)很高。所以，發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)將必然具有明顯的經(jīng)濟(jì)性。
　　法律法規(guī)基礎(chǔ)：
　　國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)，節(jié)約資源的法律和政策是非常明確的。
　　《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》第三十九條：“國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展下列通用節(jié)能技術(shù)：（一）推廣熱電聯(lián)產(chǎn)、集中供熱，提高熱電機(jī)組的利用率，發(fā)展熱能梯級(jí)利用技術(shù)，熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)技術(shù)和熱、電、煤氣三聯(lián)供技術(shù)，提高熱能綜合利用率；”
　　《國(guó)家發(fā)展計(jì)劃委員會(huì)、國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)、建設(shè)部、國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局（計(jì)基礎(chǔ)）2000年1268號(hào)“關(guān)于發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)的規(guī)定”》第十四條：“積極支持發(fā)展燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)。4、以小型燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組和余熱鍋爐等設(shè)備組成的小型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，適用于廠礦企業(yè)、寫字樓、賓館、商場(chǎng)、醫(yī)院、銀行、學(xué)校等較分散的公用建筑。它具有效率高、占地小、保護(hù)環(huán)境、減少供電線損和應(yīng)急突發(fā)事件等綜合功能，在有條件的地區(qū)應(yīng)逐步推廣�！�
　　需求分析研究：
　　游泳池對(duì)于熱量的需求分析是一個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題，游泳池的尺寸、節(jié)能實(shí)際水平、使用性質(zhì)、季節(jié)溫度變化與日間溫度變化等因素，都對(duì)能源需求產(chǎn)生影響，為了技術(shù)應(yīng)用的廣泛性，我們對(duì)以下四種方式進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)適用性研究。
　　游泳池對(duì)熱能的需求有三種性質(zhì)：1、池水加溫；2、淋浴水加溫；3、采暖。采暖受游泳池使用性質(zhì)影響比較大，例如比賽性泳池有觀眾看臺(tái)，跳水型泳池高度較大，而且這兩類泳池使用周期性特征明顯，所以我們對(duì)采暖不做分析。本項(xiàng)目研究的重點(diǎn)是池水和淋浴用水加溫。
　　池水加溫需求
　　
　　類型單位標(biāo)準(zhǔn)泳池淺水泳池小型泳池賓館泳池泳池長(zhǎng)度M50502515泳池寬度M25251510淺端深度M1.51.31.31.1深端深度M2.11.61.51.3池水容量m32,2501,813525180水質(zhì)量kg2,250,0081,812,507525,002180,00126-28℃焓差值kJ/kg8.728.728.728.72熱值kJ19,620,07315,805,0584,578,0171,569,606kWh5,450.024,390.291,271.67436.000.5℃每小時(shí)補(bǔ)損kWh1,362.511,097.57317.92109.000.25℃每小時(shí)補(bǔ)損kWh681.25548.79158.9654.500.1℃每小時(shí)補(bǔ)損kWh272.50219.5163.5821.80
　　游泳池的熱量損耗主要受補(bǔ)水量、季節(jié)性和日間的環(huán)境溫度變化影響，目前一般的游泳池都是循環(huán)用水，排放污水帶走的熱量是有有限的。北京某游泳池有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)池和一個(gè)小型池，安置3臺(tái)0.7MW小型燃?xì)忮仩t，實(shí)際上在冬季大多時(shí)間只要一臺(tái)鍋爐運(yùn)行即可。上述四種游泳池，在正常情況下，如果節(jié)能措施得力，北京冬季每小時(shí)補(bǔ)充溫度損失不會(huì)超過(guò)0.25℃，夏季常年平均溫度損失降低到0.1℃。根據(jù)概率分析方法，前兩種泳池平均需求值450kW，后兩種在平均需求值90kW。
　　
　　北京地區(qū)平均溫度變化
　　
　　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月日間平均溫度14112127313130262093夜間平均溫度-10-8-1713152120146-2-8月平均溫度-4.5-25142023262520133.5-2.5
　　上海地區(qū)平均溫度變化
　　
　　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月日間平均溫度8813192528323228231712夜間平均溫度1141015192323191472月平均溫度4.54.58.514.52023.527.527.523.518.5127
　　淋浴用水的加溫，是游泳池另一能源支出大項(xiàng)，而且基本沒(méi)有回收。如果以外部給水溫度10℃計(jì)算，加溫到45℃，每公升需要125.46W。
　　
　　焓差計(jì)算
　　
　　溫度單位熱值10℃kJ/kg41.9945℃kJ/kg167.45焓值kJ/kg125.46
　　淋浴水加溫
　　
　　類型單位標(biāo)準(zhǔn)泳池淺水泳池小型泳池賓館泳池平均顧客流量人5050251550℃平均淋浴用水量kg25252525總淋浴用水量kg1,2501,25062537510-45℃焓差值kJ/kg125.46125.46125.46125.46淋浴水熱值需求kJ156,825156,82578,41347,048kWh43.5643.5621.7813.07
　　人流量按每小時(shí)每泳道5人考慮，每人每次淋浴平均使用25公升熱水，水溫不做調(diào)節(jié)，溫度設(shè)定在45℃，標(biāo)準(zhǔn)池和淺池需要44kW，小型池22kW，賓館泳池連加溫帶淋浴35-65kW之間。
　　利用時(shí)間：
　　對(duì)于經(jīng)營(yíng)性游泳池而言，提高設(shè)施利用率是增加贏利的重要手段之一，目前的游泳池利用時(shí)間不斷延長(zhǎng)，北京的一些游泳池甚至從早上6:30開(kāi)館，一直延續(xù)到晚上9:30，每天開(kāi)放時(shí)間多達(dá)15小時(shí)，設(shè)備利用率63%。但也有游泳池開(kāi)放時(shí)間比較短，以下是一個(gè)典型游泳池的開(kāi)發(fā)時(shí)間。
　　
　　北京某泳池開(kāi)發(fā)時(shí)間表（小時(shí)）
　　
　　開(kāi)館時(shí)間閉館時(shí)間開(kāi)發(fā)時(shí)間清潔準(zhǔn)備合計(jì)星期一12:3021:309110星期二9:3021:3012113星期三9:3021:3012113星期四9:3021:3012113星期五9:3021:3012113星期六9:3021:3012113星期日9:3021:3012113總計(jì)88
　　根據(jù)這個(gè)游泳池的時(shí)間表，每周設(shè)備運(yùn)行時(shí)間88小時(shí)，一年52個(gè)星期，全年運(yùn)行4576小時(shí)，利用率52%。本研究將根據(jù)這一指標(biāo)分析。
　　設(shè)備選擇：
　　根據(jù)以上對(duì)需求的分析，從滿足基本熱量需求的角度分析，有兩種設(shè)備是適用的。英國(guó)寶曼動(dòng)力公司的TG80微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和美國(guó)STM動(dòng)力公司4-120性外燃機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組。
　　1、英國(guó)寶曼動(dòng)力公司的TG80微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組：
　　TG80微型燃?xì)廨啓C(jī)是英國(guó)寶曼動(dòng)力公司專門為適合各種用戶需求而設(shè)計(jì)的微型燃?xì)廨啓C(jī)，最大的特點(diǎn)是供熱量和電力輸出可以自動(dòng)調(diào)節(jié)，采用無(wú)人職守化的智能自動(dòng)控制技術(shù)，并可以與電網(wǎng)同步供電，自動(dòng)追蹤電網(wǎng)的頻率，確保供電安全。
　　這種非常小的高速燃?xì)廨啓C(jī)是采用了簡(jiǎn)單的徑向設(shè)計(jì)原理，與大型的工業(yè)用燃機(jī)更加復(fù)雜的軸向設(shè)計(jì)相比，在概念上更加接近低成本的渦輪增加器，通常是源自于航空發(fā)動(dòng)機(jī)。運(yùn)行時(shí)的恒溫排除了需要使用高成本的尖端材料，當(dāng)大批量生產(chǎn)時(shí)，這種簡(jiǎn)便的設(shè)計(jì)便可降低成本。與往復(fù)式燃機(jī)相比，這種燃機(jī)維修成本更低，振動(dòng)更小，排放更低，結(jié)構(gòu)更緊湊，應(yīng)用更加范圍廣泛。
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　體積小，重量輕，隨處可放。一臺(tái)寶曼TG80型微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)裝置，發(fā)電出力80kW，發(fā)電效率28%，供熱能力在150-420kW之間任意調(diào)節(jié)，該設(shè)備可以單臺(tái)運(yùn)行，也可以多臺(tái)并行，基本滿足各種游泳池的熱水、采暖供應(yīng)需要以及變化。設(shè)備可以直接插在380V三相交流電插座上并入用戶電網(wǎng)運(yùn)行。
　　
　　BowmanTG80性能
　　
　　發(fā)電輸出功率kW80效率%28供熱功率kW150-420燃料消耗量kW308-567功率輸出總量kW230-500天然氣耗量M331.76-58.56熱電總效率%75-89轉(zhuǎn)速Rpm68000尺寸（長(zhǎng)/寬/高）cm201/76/107大修周期hrs30000設(shè)備壽命年/Hrs20/90000氮氧化物ppm25噪音分貝75
　　
　　
　　安裝在英國(guó)一體育中心的TG80
　　
　　
　　
　　
　　

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