毕业论文答辩(空气源热泵与天然气锅炉天津市-供暖策略对比分析)ppt课件

1、空气源热泵与天然气锅炉在天空气源热泵与天然气锅炉在天津市居民建筑供暖的经济性分析津市居民建筑供暖的经济性分析指点教师：宋孟杰指点教师：宋孟杰学生：卢乐聪学生：卢乐聪2021051;课题背景与意课题背景与意义义供暖方案参数供暖方案参数确定及设备选确定及设备选型型两种方案的费两种方案的费用计算用计算两种方案的综两种方案的综合对比合对比目录目录结论与展望结论与展望01020304052;课题背景与意义课题背景与意义1.研讨背景2.供暖设备燃气锅炉、空气源热泵节能的意义3.我国“煤改电、“煤改气政策3;1RESEARCH BACKGROUNDS 第一章概述我国能源构造我国供暖设备现状从2021年我国能

2、源消费构造数据中，煤炭占63%，石油占18%，天然气占8%，水能占8%，核能占1%，可再生能源占2%，可见，煤炭占主要位置如图1.1。我国集中供热能耗平均在20至25公斤标煤/平方米，而欧洲为10至15公斤标煤/平方米，高出欧洲同纬度甚至更高纬度国家一倍。总体来说，有三种缘由：我国现阶段城镇供暖产热方式主要为燃煤锅炉，而欧洲供热主要运用的燃料为天然气；供热系统的自动化程度低，也是我国集中供热能耗较高的缘由；我国在基建方面，墙体比较薄、门窗也几乎没有思索到节能要素，建筑能耗却高。63%18%8%8%1%2%煤炭石油天然气水能核能可再生能源4;1RESEARCH BACKGROUNDS 第一章概述

3、煤改电煤改气“煤改电，即北方居民采暖领域，主要针对燃气热力管网覆盖范围以外，大量运用散烧煤进展采暖的城区、郊区、乡村等，运用蓄热式电锅炉、蓄热式电暖器、电热膜等多种电采暖设备替代分散燃煤设备。由于天然气的能效、环保型优越于传统的煤炭，我国近年来正开展由燃煤供暖锅炉交换成为燃气供暖锅炉的改造工程，同时也对改造的单位施与相应的补贴。以湖南省长沙市为例，在2021年10月31日之前，完成燃煤锅炉改造且到达要求的单位，每蒸吨补助5万元；在2021年10月31日之前完成改造到达要求的单位，每蒸吨补助3万元。燃煤锅炉的害处燃煤锅炉的害处散烧煤是雾霾主要缘由。我国华北平原那么是雾霾污染的重地，大量散烧煤、燃

4、油消费是呵斥严重雾霾的主要要素之一。我国每年散烧煤消费约7-8亿吨，主要用于采暖小锅炉、工业小锅炉窑炉、乡村消费生活等领域，约占煤炭消费总量20%，远高于欧盟、美国不到5%的程度。大量散烧煤未经干净处置就直接用于熄灭，致使大量大气污染物排放。燃煤锅炉在实践运用运转中，热效率低，能源浪费大，排尘浓度大，煤的含硫量高，对大气污染严重。尤其是近年来，能源供需和环境污染的矛盾日益突出。5;1RESEARCH BACKGROUNDS本文研讨流程6;供暖方案参数确定及设供暖方案参数确定及设备选型备选型1.天津某居民建筑工程概略及设计参数2.供暖热负荷概算3.供暖系统方案及设备选型7;2RESEARCH P

5、URPOES供暖方案参数确定1月月2月月3月月4月月5月月6月月7月月8月月9月月10月月11月月12月月平 均 气 温平 均 气 温（）-30614.520.525272621.514.56-1自来水温度自来水温度（）446912161618161296日均最高气日均最高气温（温（）251120263031302620113日均最低气日均最低气温（温（）-8-519152023221791-5极端最低气极端最低气温（温（）-18.3-16-15-3.22.610.516.611.44.3-3.5-10.6-15.6平均降水总平均降水总量量(mm)3572234741721454425103表

6、表2.1 2.1 天津市观象台历史气候信息天津市观象台历史气候信息天津位于中纬度欧亚大陆东岸，天津位于华北平原东部，北依燕山，东临渤海，是海河流域许多河流入海的集合地。地处北温带半干旱半潮湿季风气候区，冬季受蒙古冷高压控制，盛行西北风，天气冰冷枯燥；主要受季风环流的支配，属大陆性气候。主要气候特征是，四季清楚，春季多风，干旱少雨；夏季炎热，雨水集中；秋季气爽，冷暖适中；冬季冰冷，枯燥少雪。天津年平均气温在11.412.9，市区平均气温最高为12.9。1月最冷，平均气温在-3-5；7月最热，平均气温在2627。天津气候条件天津气候条件8;2RESEARCH PURPOES供暖方案参数确定选定天津

7、市某栋居民建筑为研讨对象，根据天津市城镇居民建筑调查，笔者拟下表为该建筑工程根本信息。每层户数每层户数4单层层高单层层高3m楼层数量楼层数量16设计供暖热设计供暖热指标指标65W/m2单户面积单户面积125m2单层总供暖单层总供暖面积面积500m2本文建筑工程根本信息本文建筑工程根本信息9;2RESEARCH PURPOES 供暖热负荷516.1741.9806.5709.7516.10.0100.0200.0300.0400.0500.0600.0700.0800.0900.011月12月1月2月3月图2.3 供暖期每月供暖热负荷kW79918075727072546565838640.24

8、6.338.733.529.525.225.918.123.426.637.141.601001月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月每月日均生活热水量（L）生活热水热负荷（kW）图2.4 每月平均人均生活热水量动摇图 10;2RESEARCH PURPOES 选标题的概括系统回路简图系统回路简图本系统提供了一套自给自足的能源处理方案：供暖期时，供生活热水和室内供暖用；非供暖期时，那么仅提供生活热水。确保用户全年365天过上便利、温馨的生活。11;2RESEARCH PURPOES 选标题的概括室内回路系统图：室内回路系统图：首先，冷水一致经过室外热源燃气锅炉/空气源热泵加热到一

9、定温度后，经过管道送往用户室内各处。一部分热水流向埋设于需求供暖的客厅、房间地板下的加热管-铝塑回折型复合盘管，经过热辐射，对应不同的需求，把地板加热到不同的外表温度均匀地向室内辐射热量到达采暖效果，换热后的水又回到热源中循环加热；另一部分热水直接流向洗手盆、淋雨花洒等设备生活热水运用。思索到家具对地暖辐射的遮掩，射家具遮掩率为=20%。12;2RESEARCH PURPOES设备选型型号型号Q160Q200Q240Q480额定热功率额定热功率(kW)160200240480热效率热效率95%供水能力（供水能力（L/h）34294286514310286满水重量（满水重量（t）4.48(5)5

10、.76(6.2)6.48(7.1)8(8.4)最低（高）系统水压最低（高）系统水压1（7.5）天然气耗量天然气耗量(m3/h)10121836CO排放排放(PPM)300NOx排放排放(m3/h)70用电功率用电功率3kW购置费用购置费用10400198002400050000表表2.6 160-480kW2.6 160-480kW燃气模块锅炉技术参数燃气模块锅炉技术参数型号型号LSQ15RHLSQ20RHLSQ25RHLSQ50RH额定制热量（额定制热量（kW）375470138额定输入功率（额定输入功率（kW）11.318.122.846额定出水温度（额定出水温度（）55555555制冷剂

11、类型制冷剂类型R410A热水流量（热水流量（L/h）5307609601750单模块价格（元）单模块价格（元）15000190002200030000表表2.7 某型号空气源热泵模块参数表某型号空气源热泵模块参数表采用4台Q240燃气锅炉模块总额定热功率2404=960kW，稍大于建筑总热负荷，符合设计要求；燃气锅炉燃气锅炉拟选用13台空气源热泵模块LSQ50RH，额定输入功率46kW，额定制热量kW ，额定COP为3.0空气源热泵空气源热泵13;两种方案的费用计算两种方案的费用计算1.燃气锅炉系统费用计算2.空气源热泵系统费用计算14;本章根据第二章的设备选型费用和整个供暖系统的费用计算出设

12、备初投资费用；然后根据天津当地的电价、气价计算出每年运转需求的费用；并假设出能够出现的设备维护费用；最后得出两种方案所需支出的费用。6FUTURE PROSPECT两种方案的费用计算15;3RESEARCH PROCESS 设备初投资项目项目单价（元）单价（元）数量数量总价（元）总价（元）锅炉房土建锅炉房土建2,00050m2100,000燃气锅炉模块燃气锅炉模块24,0006套144,000调压、控制系统调压、控制系统40,0001套40,0003m3调压保温水箱调压保温水箱10,0001套10,000消防系统消防系统10,0001套10,000循环管泵循环管泵30,0001套30,000安

13、装费安装费10,0001套10,000总价总价 344,000表表3.1 燃气锅炉初投资费用表燃气锅炉初投资费用表项目项目单价（元）单价（元）数量数量总价（元）总价（元）热泵模块机组热泵模块机组80,00012台960,000调压、控制系统调压、控制系统40,0001套40,0008m3保温水箱保温水箱20,0001套20,000循环管泵循环管泵300001套30,000安装费安装费100001套10,000总价总价 1,060,000表表3.6 空气源热泵初投资费用表空气源热泵初投资费用表16;3RESEARCH PROCESS 运转费用 1月月2月月3月月4月月5月月6月月7月月8月月9月

14、月10月月11月月12月月 总计总计供暖热指标（供暖热指标（W/m2） 80.671.051.6非供暖期51.674.2 人均生活热水量（人均生活热水量（L） 799180757270725465658386 供暖热负荷供暖热负荷（kW）806.5 709.7 516.1 非供暖期 516.1 741.9 生活热水热负荷生活热水热负荷（kW）40.2 46.3 38.7 33.5 29.5 25.2 25.9 18.1 23.4 26.6 37.1 41.6 用气费用（元）用气费用（元） 134,274 119,894 87,996 5,312 4,675 3,994 4,108 2,869

15、3,709 4,220 87,736 12,4268 58,3054 用电费用（元）用电费用（元） 7,128 7,128 7,128 7,128 7,128 7,128 7,128 7,128 7,128 7,128 7,128 7,128 85,536 总费用（元）总费用（元） 141,402 127,022 95,124 12,440 11,803 11,122 11,236 9,997 10,837 11,348 94,864 131,396 668,590 表表3.4 燃气锅炉每月运转费用表燃气锅炉每月运转费用表17;3RESEARCH PROCESS 运转费用 1月月2月月3月月4

16、月月5月月6月月7月月8月月9月月10月月11月月12月月 总计总计供暖热指标供暖热指标（W/m2） 80.671.051.6非供暖期51.674.2 人均生活热水人均生活热水量（量（L） 799180757270725465658386 供暖热负荷供暖热负荷（kW）806.5 709.7 516.1 非供暖期 516.1 741.9 生活热水热负生活热水热负荷（荷（kW）40.2 46.3 38.7 33.5 29.5 25.2 25.9 18.1 23.4 26.6 37.1 41.6 用电费用（元）用电费用（元） 113,991 101,783 74,703 4,510 3,969 3,

17、391 3,487 2,435 3,148 3,583 74,482 105,496 494,977表表3.7空气源热泵每月运转费用表空气源热泵每月运转费用表18;3RESEARCH PROCESS 设备维护费用名称名称内容内容价格（元价格（元/年）年）设 备 检设 备 检查查普通维修故障排除1,000锅 炉 除锅 炉 除垢垢用化学法除垢，使炉内水垢溶解，然后用水冲掉。3,000烟 道 清烟 道 清理理对锅炉的烟气通道进行清理、除尘。2,000常 规 保常 规 保养养对锅炉的燃烧机及电控系统进行清洁、维护、调校、上油等保养。1,000总计总计 7,000表表3.5 3.5 燃气锅炉维护内容燃气

18、锅炉维护内容名称名称内容内容价格（元价格（元/年）年）设备检查设备检查普通维修故障排除4,000添 加 制 冷添 加 制 冷剂剂定期每年一次天添加，并检查管道是否有泄漏。6,000冷 凝 器 保冷 凝 器 保养养清洗在冷凝器换热面上形成的水垢，改善换热效率，提升机组效率10,000蒸 发 器 保蒸 发 器 保养养对蒸发器进行清洗、保养。10,000总计总计 30,000表表3.5 3.5 空气源热泵维护内容空气源热泵维护内容19;两种方案的综合对比两种方案的综合对比1.经济性对比2.能效性对比3.环保性对比20;确定对用户的的收费方式确定对用户的的收费方式根据两种方案的能源本钱决议，假设在满入

19、住率的情况下，对本栋居民建筑64个用户单位采取以下收费方式：供暖费用：供暖期120天内0.51元/m2天生活热水费用： 35元/t。根据每户建筑面积和每月人均生活用水量算出每年收取用户的费用为：719770元。计算两种方案的本钱回收期计算两种方案的本钱回收期按照以下公式计算本钱回收期。本钱回收期=设备除投资费用每年净利润算得燃气锅炉方案本钱回收期为16年，空气源热泵方案本钱回收期为6年。显然，从本钱回收角度来看，空气源热泵具有很大的优势。4RESEARCH RESULT 本钱回收期计算21;4RESEARCH RESULT 能源单价对比我们可以对比两种供热方式产生单位热量的价钱。以产生1kWh

20、热量为例。1m3天然气的热值等于9.89kWh8500大卡，即产生1kWh热量的费用为2.6719.89=0.27元；1kWh电能价钱为0.51元，空气源热泵COP为3，那么产生1kWh热量需求的费用为0.5113=0.17元。可以看出，天然气锅炉产生单位热量的价钱比空气源热泵高出59%。 从其他费用来看，燃气锅炉的设备初投资和运转维护费用低。可见，能源价钱是天然气锅炉最大的问题。22;4RESEARCH PURPOES能效性对比天然气在锅炉中熄灭放热后经过换热器把热量传送给工质水，其中会有一小部分的热量散失到环境中；热水再经过管道传输到用户终端进展运用，在管道运输中也会出现热量的损失。相对空

21、气源热泵而言，天然气锅炉的能源转化流程更简单直接，中间的能量损失更少，但是运用天然气熄灭的高档次能源直接转化为低档次的热能，存在一定的能源档次的浪费。燃气锅炉燃气锅炉空气源热泵运用的电能是二次能源，需从发电厂发电并经过电网保送最终才干运用，其中会有各种线路、变压器损耗；益处是可以运用可再生能源风能、太阳能等所发出的电能来进展供热，可实现“零排放,。空气源热泵空气源热泵23;4RESEARCH RESULT 环保性对比燃气锅炉和空气源热泵都是环保、污染低的供暖设备，都是燃煤锅炉的理想替代品。我们可以从表4.1看出两者的优越之处。从污染排放上看，无论是烟尘还是SO2、CO2、NOx排放量，燃气锅炉

22、都比燃煤锅炉低得多，缘由在于天然气中杂质含量少。而空气源热泵采暖属于清洁能源，运用电能驱动供暖，所以不存在熄灭设备的排放，尤其在风电、水电、核电大力替代燃煤的今天，更加环保节能。 天然气锅炉天然气锅炉空气源热泵空气源热泵燃煤锅炉燃煤锅炉耗能类型耗能类型天然气电煤热值热值7000kcal/kg860kcal/kWh8500kcal/m3热效率热效率65%300%95%烟尘排放烟尘排放/g73.84-1418.25SO2排放排放/g147.67-3025.60CO2排放排放/kg231.03-495.44NOx排放排放/g590.69-1437.16注：数据为制取1000 kW 热量的排放量表表4

23、.1 污染排放对比污染排放对比24;4RESEARCH RESULT 综合对比很明显可以看出，空气源热泵设备初投资费用要远高于燃气锅炉，但是运转费用比燃气锅炉低，本钱回收期也比燃气锅炉短很多。所以，假设设计妥当、用户运用率适宜，空气源热泵对于物业管理方将会是一个非常经济的供暖方案。从可靠性上来看，燃气锅炉采暖的可靠性受供气压力的影响，在燃气缺乏的地方运用受影响。而空气源热泵采暖只和供电电压有关，只需电压稳定，空气源热泵系统的稳定性和空调的稳定性一样，经受住考验。而且目前还多采用变频机，机组的可靠性和顺应性更强。从能效性上看，加热一样参数的水到一样的温度，燃气锅炉速率要比空气源热泵快得多，所以在某些紧急情况下，燃气锅炉的应急才干更强；项目项目燃气锅炉燃气锅炉空气源热泵空气源热泵能源热值能源热值8500大卡/m3860大卡/kWh能源单价（元能