(一)應(yīng)用范圍
多能協(xié)同供熱系統(tǒng)技術(shù)根據(jù)建筑物系統(tǒng)特性、建筑物周邊能源結(jié)構(gòu)、氣候資源條件等不同主要分為以下幾種:
1.太陽(yáng)能與低谷電蓄熱協(xié)同供熱技術(shù)
3.空氣源熱泵與低谷電蓄熱協(xié)同供熱技術(shù)
5.多能協(xié)同供熱系統(tǒng)控制技術(shù)
太陽(yáng)能作為可再生能源熱利用的成熟技術(shù)已廣泛應(yīng)用在民用居住中的生活熱水供應(yīng)中。但太陽(yáng)能也有不連續(xù)、不穩(wěn)定的特點(diǎn),當(dāng)用于建筑供熱時(shí),需要解決晝夜間、陰雨(雪)天太陽(yáng)輻射很少或沒(méi)有時(shí)的蓄熱、用熱問(wèn)題。電作為二次能源,具有傳輸使用方便,電熱轉(zhuǎn)換效率高等特點(diǎn)。直接利用低谷電供熱或蓄熱,能夠平衡電力負(fù)荷,削峰填谷,發(fā)揮很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益;或者將電用作動(dòng)力,驅(qū)動(dòng)熱泵為建筑供熱,這種用電作為能量搬運(yùn)機(jī)(熱泵)動(dòng)力的電力間接熱利用方式,能效比可達(dá)到3~5倍,即一份電能可得到3~5份熱能。因此在多能協(xié)同供熱系統(tǒng)中,以太陽(yáng)能集熱、低谷電蓄熱和熱泵供熱三種能源協(xié)同,構(gòu)成建筑供熱系統(tǒng)。該多能協(xié)同供熱系統(tǒng)可廣泛用于各種環(huán)境、村鎮(zhèn)鄉(xiāng)村等各中小型民用建筑中,具體目錄見(jiàn)附錄一。
(二)技術(shù)原理
多能協(xié)同供熱技術(shù)是在充分利用可再生能源太陽(yáng)能的條件下,利用電作為穩(wěn)定、持續(xù)熱源,或利用低谷電加熱與蓄熱,或利用電驅(qū)動(dòng)熱泵供熱的多能協(xié)同供熱。研發(fā)的技術(shù)要點(diǎn)體現(xiàn)在“協(xié)同”上,即要求三種熱源:太陽(yáng)能集熱、電熱、熱泵產(chǎn)熱發(fā)揮各自?xún)?yōu)勢(shì),取長(zhǎng)補(bǔ)短、協(xié)同匹配,互聯(lián)供熱。實(shí)現(xiàn)供給方(三種熱源):有效供給,物盡其用;需求方(熱用戶(hù)):按需用熱,即用即付,供需平衡。
多能協(xié)同供熱系統(tǒng)構(gòu)成:系統(tǒng)熱媒為水,循環(huán)動(dòng)力為水泵,熱源為太陽(yáng)能、電能(電加熱或電蓄熱)和熱泵供熱能的組合,用戶(hù)末端為暖氣片或風(fēng)機(jī)盤(pán)管等形式采暖。
多能協(xié)同供熱原理:需要根據(jù)建筑物熱負(fù)荷特性、周邊能源結(jié)構(gòu)和氣象條件以及自然資源條件等,優(yōu)化確定多能協(xié)同種類(lèi)、能源協(xié)同比例、調(diào)控優(yōu)化技術(shù)方法等,以形成多能協(xié)同系統(tǒng)解決方案和典型設(shè)計(jì)。
(三)技術(shù)方案設(shè)計(jì)方法
1. 技術(shù)設(shè)計(jì)流程
(1)建筑年供熱負(fù)荷模擬計(jì)算與分析
建筑熱負(fù)荷計(jì)算:最大設(shè)計(jì)熱負(fù)荷、平均熱負(fù)荷、最小熱負(fù)荷;全年熱負(fù)荷延續(xù)圖及分析;逐時(shí)熱負(fù)荷計(jì)算,全年平均熱負(fù)荷模擬計(jì)算與分析。
?。?)研究分析建筑用能特點(diǎn),綜合多能協(xié)同技術(shù)和系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析,形成多能協(xié)同系統(tǒng)解決方案與設(shè)計(jì)。
太陽(yáng)能供熱輻射總能量分析與評(píng)估
太陽(yáng)能與低谷電蓄熱協(xié)同分析與評(píng)估
空氣源熱泵與低谷電蓄熱協(xié)同供熱分析與評(píng)估
多能協(xié)同供熱系統(tǒng)控制分析與評(píng)估
根據(jù)建筑熱負(fù)荷情況,經(jīng)上述比較分析后,優(yōu)化多能協(xié)同系統(tǒng)解決方案,進(jìn)行設(shè)備布置和管路等附屬設(shè)施設(shè)計(jì)后,形成完整的技術(shù)方案。

圖1多能協(xié)同供熱技術(shù)方案設(shè)計(jì)流程
2. 主要設(shè)備
多能協(xié)同供熱技術(shù)的主要設(shè)備常用的是太陽(yáng)能集熱器,常用生產(chǎn)廠(chǎng)商有力諾集團(tuán)股份有限公司、皇明太陽(yáng)能集團(tuán)及山東桑樂(lè)太陽(yáng)能有限公司等;低谷電蓄熱裝置,常用生產(chǎn)廠(chǎng)商有沈陽(yáng)世杰電氣有限公司、安徽國(guó)電能源設(shè)備工程有限公司等;熱泵機(jī)組,常用生產(chǎn)廠(chǎng)商有約克(中國(guó))商貿(mào)有限公司、麥克維爾中國(guó)空調(diào)有限公司等。
(四)技術(shù)適用性和經(jīng)濟(jì)性分析
1. 技術(shù)適用性分析
多能協(xié)同供熱的技術(shù)可行性分析重點(diǎn)有四個(gè):
(1)用戶(hù)用熱需求分析。采暖季熱用戶(hù)采暖用熱逐時(shí)負(fù)荷需求,包括設(shè)計(jì)熱負(fù)荷、平均熱負(fù)荷、最小熱負(fù)荷;全年熱負(fù)荷延續(xù)圖及分析;逐時(shí)熱負(fù)荷計(jì)算,全年平均熱負(fù)荷模擬計(jì)算與分析等;
?。?)低谷電直接加熱供熱與蓄熱協(xié)同供熱分析。結(jié)合太陽(yáng)能承擔(dān)的供熱負(fù)荷及其時(shí)段,分析是否具備實(shí)施電蓄熱的空間條件和經(jīng)濟(jì)條件。用戶(hù)需具備足夠的空間及場(chǎng)地建蓄熱裝置,需具有充足的管道布局空間及適當(dāng)?shù)姆骞入妰r(jià)差等。
(4)空氣源熱泵熱水機(jī)組協(xié)同供熱分析。作為電蓄熱協(xié)同供熱方案的比選,空氣源熱泵協(xié)同供熱方案也是可選用的方案之一,尤其是具備供暖和制冷兩種規(guī)模化穩(wěn)定需求的用戶(hù)。同時(shí)也應(yīng)考慮實(shí)施的室內(nèi)外空間及與太陽(yáng)能熱源銜接方式等問(wèn)題,室外機(jī)有安裝位置;熱泵熱水機(jī)組應(yīng)有與太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)相連接管道敷設(shè)空間;采用風(fēng)機(jī)盤(pán)管制冷劑系統(tǒng)直接空調(diào)或制冷,應(yīng)有室內(nèi)機(jī)安裝位置。
2. 經(jīng)濟(jì)可行性分析
多能協(xié)同建筑供熱技術(shù)的經(jīng)濟(jì)可行性分析重點(diǎn)在于其與常規(guī)制熱方式在初投資(或改造投資)和運(yùn)行成本上的綜合經(jīng)濟(jì)比較。
3.效益分析
多能協(xié)同供熱項(xiàng)目效益計(jì)算應(yīng)根據(jù)具體協(xié)同內(nèi)容與方式進(jìn)行。
太陽(yáng)能低谷電蓄熱協(xié)同供熱計(jì)算公式:
采暖季節(jié)約收益=(∑加熱功率×采暖加熱時(shí)長(zhǎng)×夜間低谷電價(jià))-原加熱系統(tǒng)采暖季運(yùn)行費(fèi)用
采暖季節(jié)約收益=(∑熱泵功率×熱泵開(kāi)機(jī)時(shí)長(zhǎng)×夜間低谷電價(jià))-原加熱系統(tǒng)采暖季運(yùn)行費(fèi)用
(五)風(fēng)險(xiǎn)控制方法及對(duì)策
項(xiàng)目技術(shù)方案設(shè)計(jì)時(shí)需仔細(xì)考察項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng),充分了解當(dāng)?shù)刈匀毁Y源條件、分析項(xiàng)目特點(diǎn)以及項(xiàng)目周邊能源現(xiàn)狀、變壓器容量及設(shè)備空間承重等情況,因地制宜確定適宜該項(xiàng)目的多能協(xié)同供熱系統(tǒng)與設(shè)計(jì),嚴(yán)控技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。
選擇實(shí)力強(qiáng)、技術(shù)成熟、服務(wù)到位的設(shè)備供應(yīng)商和管理到位、經(jīng)驗(yàn)豐富的施工隊(duì)伍,嚴(yán)控設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)和施工風(fēng)險(xiǎn)。
可采用EMC合同能源管理模式或者業(yè)主與節(jié)能供應(yīng)商共同投資的模式,減少投資風(fēng)險(xiǎn)及效益回報(bào)風(fēng)險(xiǎn)。
(六)技術(shù)應(yīng)用推廣關(guān)鍵點(diǎn)及建議
1. 多能協(xié)同的優(yōu)劣是協(xié)同供熱項(xiàng)目能否推廣的關(guān)鍵點(diǎn)。在可以使用“棄風(fēng)棄光”電的區(qū)域,推動(dòng)政府部門(mén)出臺(tái)相關(guān)政策,允許采用大用戶(hù)直接交易方式利用夜間新能源供電蓄熱,加之太陽(yáng)能集熱的直接利用,可極大地降低運(yùn)行成本,有助于太陽(yáng)能電蓄能技術(shù)的推廣。
2. 對(duì)于需要使用常規(guī)發(fā)電(熱力發(fā)電)的項(xiàng)目,可通過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較,采用電驅(qū)動(dòng)熱泵替代電直接供熱(或電蓄能)的協(xié)同供熱方式,進(jìn)一步擴(kuò)大電代煤的范圍和效果,全部或部分減免外部電力工程建設(shè)費(fèi)用,吸引用戶(hù)采用太陽(yáng)能、電蓄能和空氣源熱泵供能的協(xié)同供熱技術(shù)。
3. 夜間低谷電蓄熱供熱項(xiàng)目利用低負(fù)荷時(shí)段電能來(lái)制熱,有助于用戶(hù)均衡負(fù)荷,對(duì)超容用戶(hù)及按需量法繳納基本電費(fèi)的用戶(hù)也是一個(gè)重要的推廣關(guān)鍵點(diǎn)。
二、典型案例
案例摘要

?。ㄒ唬╉?xiàng)目背景
項(xiàng)目名稱(chēng):濟(jì)南護(hù)理職業(yè)學(xué)院供暖項(xiàng)目
業(yè)主單位:濟(jì)南護(hù)理職業(yè)學(xué)院
投資單位:國(guó)網(wǎng)山東節(jié)能服務(wù)有限公司、山東佳節(jié)能源科技有限公司
項(xiàng)目投資:480萬(wàn)元
實(shí)施面積:6.5萬(wàn)平方米(包括公寓、食堂、辦公樓、教學(xué)樓)
年收益:74.75萬(wàn)元
運(yùn)營(yíng)費(fèi)用:15.2元/平方米
?。ǘ┘夹g(shù)方案
本項(xiàng)目采用分布式多能互補(bǔ)供暖系統(tǒng),共設(shè)兩個(gè)供熱站。1#站采用500KW蓄熱器+18臺(tái)空氣源熱泵;2#站采用600KW和700KW蓄熱器各1臺(tái)。
室內(nèi)溫度冬季為18-22℃,夏季溫度約為25℃,室外計(jì)算溫度-7℃。
(三)商業(yè)模式
項(xiàng)目采用EMC方式實(shí)施。
?。ㄋ模┙?jīng)濟(jì)可行性分析
冬季供熱時(shí)間為11月15日至第二年3月15日,有效采暖日共120天。
采暖季總費(fèi)用:173.55萬(wàn)元(按濟(jì)南市供熱辦公室規(guī)定,學(xué)校建筑采暖價(jià)格26.7元/m2);集中供熱年運(yùn)行費(fèi)用:98.8萬(wàn)元;每年可節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用74.75萬(wàn)元,節(jié)省43%以上。
節(jié)省的主要原因一是系統(tǒng)能效比提升;二是安裝蓄熱電鍋爐合理利用谷段優(yōu)惠電價(jià),節(jié)省了大量的運(yùn)行費(fèi)用。
?。ㄎ澹┬б娣治?/div>
項(xiàng)目靜態(tài)投資回收周期為480÷74.75=6.42年。
附錄一:多能協(xié)同供熱技術(shù)應(yīng)用范圍
一、太陽(yáng)能與低谷電供熱、蓄熱
村鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村住宅:采暖、生活用熱
遠(yuǎn)離市區(qū)單體建筑:采暖、生活用熱
學(xué)校:學(xué)生喝的開(kāi)水、學(xué)生洗浴用熱水;
醫(yī)院:病房開(kāi)水、洗浴熱水、采暖等;
酒店:開(kāi)水、熱水、采暖等;
車(chē)站、高速公路服務(wù)區(qū):采暖,開(kāi)水;
企業(yè):生產(chǎn)工藝熱水、企業(yè)員工開(kāi)水。
醫(yī)院:制冷與采暖、病房開(kāi)水等;
酒店:開(kāi)水、制冷、采暖,熱泵余熱制取洗浴熱水等
行政事業(yè)單位:制冷、采暖;
車(chē)站、高速公路服務(wù)區(qū):制冷、采暖、熱水供應(yīng);
企業(yè):生產(chǎn)工藝熱水、企業(yè)員工開(kāi)水,采暖、制冷。
三、太陽(yáng)能、電蓄能與熱泵供能
適合大中型公共建筑、民用建筑及工業(yè)建筑。
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