學生宿舍衛(wèi)生熱水供應方案分析調整20110621

1、學生宿舍衛(wèi)生熱水供應方案分析江蘇必格新能源有限公司2011年6月目 錄一、計算參數(shù)及依據(jù)31.1計算參數(shù)31.2設計依據(jù)3二、技術解決方案32.1熱水送至每個宿舍終端5直熱式空氣源熱泵熱水系統(tǒng)5雙余熱回收污水源熱泵熱水系統(tǒng)7單余熱回收污水源熱泵熱水系統(tǒng)82.2熱水送至公共浴室9直熱式空氣源熱泵熱水系統(tǒng)9雙余熱回收污水源熱泵熱水系統(tǒng)11單余熱回收污水源熱泵熱水系統(tǒng)12三、初投資分析12四、節(jié)能經(jīng)濟性分析134.1運行費用分析134.2風險分析15五、結論17六、實施注意事項186.1界線劃分186.2合作模式19七、合同能源管理方案197.1合同能源管理概念197.2 合同能源管理實施方法207

2、.3 合同能源管理費用20八、公司簡介20一、計算參數(shù)及依據(jù)1.1計算參數(shù)夏季：室外干球溫度: 35.7; 室外日平均溫度: 31.5;室外濕球溫度: 28.5; 相對濕度: 80%;冷水溫度：15 熱回收溫度25冬季：室外干球溫度: 9; 氣壓：1020.9 mbar; 相對濕度: 77%冷水溫度：5 熱回收溫度15人數(shù)按7000人。1.2設計依據(jù)1、建筑給排水設計規(guī)范 GB50015-20032、2009全國民用建筑工程設計技術措施-給排水3、建筑給排水設計手冊4、采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范 GB50019-20035、給水排水制圖標準 GB/T5-106-20016、建筑給排水及采暖工程

3、施工質量驗收規(guī)范GB50242-20027、空氣源熱泵熱水機組相關資料8、類似項目相關資料及數(shù)據(jù)二、技術解決方案本項目從系統(tǒng)穩(wěn)定性、節(jié)能性及舒適性方面綜合考慮，根據(jù)項目具體情況，對比三種方案：1、直熱式空氣源熱泵熱水機組；2、雙余熱回收污水源熱泵熱水系統(tǒng)+輔助空氣源熱泵熱泵熱水系統(tǒng)；3、單余熱回收污水源熱泵熱水系統(tǒng)+輔助空氣源熱泵熱水系統(tǒng)。方案一直熱式空氣源熱泵熱水系統(tǒng)，可以將熱水出水溫度設定為40度，40的熱水直接進入蓄熱水箱，當有熱水需求時，水箱內的熱水供給末端，保證隨時有熱水，且熱水的溫度恒定在40度。蓄熱水箱內設有溫度傳感器，當溫度低于39時，熱泵機組進行循環(huán)加熱，保證水溫維持在合適的

4、溫度。補水直接進入機組，而不通過熱水箱，以避免熱水溫度的不穩(wěn)定，出現(xiàn)洗浴過程中的忽冷忽熱現(xiàn)象。方案二及方案三，將熱水的出水溫度設定在45，所需的熱水進入蓄熱水箱，當有熱水需求時，水箱內的熱水與少量的冷水混合至40左右適合淋浴溫度的溫水后供給末端，可以通過監(jiān)測混合后的水溫調節(jié)冷水管的閥門開度，保證送至末端的溫度在40左右。冷水直接補入水箱，在水箱內的溫度低于40時，關閉冷水閥門，由水箱直接供溫水，同時關閉補水閥門，由熱泵機組加熱水箱內的水，以避免持續(xù)補入冷水造成的溫度波動。循環(huán)水泵采用變頻技術，在不同的熱水用量下，水泵處于不同的運行工況，保證系統(tǒng)的節(jié)能經(jīng)濟性，減少不必要的傳輸損耗。三種方案又可以

5、以兩種不同的使用方式存在：1、每個宿舍設置獨立衛(wèi)生間，熱水直接送至每個宿舍；2、每棟宿舍樓設置一個公共浴室，熱水送至公共浴室終端。2.1熱水送至每個宿舍終端直熱式空氣源熱泵熱水系統(tǒng)直熱式空氣源熱泵熱水系統(tǒng)是指冷水直接補入空氣源熱泵熱水機組，而不是從蓄熱水箱進行補水的系統(tǒng)。.1熱水負荷計算根據(jù)公式 （2-1）式中：Qd：設計日耗熱量（KW）；qd ：每人每天用水量（L/d），按40 L/人.天取值；c ：水的比熱，4187J/Kg.tr ：熱水的溫度，按40取值；tl ：冷水的溫度，按5取值； ：熱水的密度，Kg/L，取0.992； ：用水人數(shù)，按7000計；b ：使用率，按65%計。經(jīng)計算，Q

6、d=7408KW。.2熱泵機組供熱量計算根據(jù)公式 （2-2）式中：Qg：熱泵機組設計小時供熱量，kw； Qd：最高日耗熱量，kw/d； K：安全系數(shù)，取1.05； T：熱泵設計工作時間，取12h/d。經(jīng)計算，Qg=650KW。根據(jù)已有資料，單臺熱泵熱水機組制熱量為90KW，需8臺設備，考慮到冬季在溫度為5時，制熱量衰減約35%，每臺機組配置一套25KW的輔助電加熱器，在制熱量達不到設計要求時，輔助電加熱工作，保證正常所需的水量和水溫。.3熱水箱的計算熱泵熱水系統(tǒng)應設置貯熱水箱，其容積應根據(jù)日耗熱量，熱泵持續(xù)時間及熱泵工作時間內耗熱量等因素計算。根據(jù)公式： （2-3）式中： V：貯熱水箱有效容積

7、； Qd：設計耗熱量，kw； Qg：熱泵機組設計供熱量，kw； K1：安全系數(shù)，取1.1；：有效貯熱容積系數(shù)； T：設計小時耗熱量持續(xù)時間，取2h；tr：熱水溫度，按機組出水溫度40計算；tl：冷水溫度，按自來水溫度5計算。經(jīng)計算，V=91m3。設置4臺25T儲熱水箱。雙余熱回收污水源熱泵熱水系統(tǒng)雙余熱回收污水源熱泵熱水系統(tǒng)是指依靠提取洗浴廢水中的能量，作為能量的提取端產(chǎn)生衛(wèi)生熱水的系統(tǒng)，雙余熱回收是指機組自身從廢水中提取能量，同時補入的冷水也從廢水中提取一部分能量，使水溫盡可能的升高，以減少能量的消耗。.1熱水負荷計算根據(jù)公式（2-1）熱水的溫度，按45取值；冷水的溫度，按15取值。計算得Q

8、d=6350KW。.2熱泵機組供熱量計算根據(jù)公式（2-2）計算，Qg=556KW。選用兩臺280KW污水源熱泵機組，同時備用三臺90KW熱泵熱水機組。在污水量不足的時候，由空氣源熱泵熱水系統(tǒng)輔助加熱，保證正常所需的水量和水溫。.3熱水箱的計算根據(jù)公式（2-3）熱水溫度45計算；冷水溫度，按自來水溫度15計算。經(jīng)計算，V=90m3。設置4臺25T儲熱水箱。單余熱回收污水源熱泵熱水系統(tǒng)單余熱回收污水源熱泵熱水系統(tǒng)是指依靠提取洗浴廢水中的能量，作為能量的提取端產(chǎn)生衛(wèi)生熱水的系統(tǒng)，僅熱泵機組從廢水中提取能量，冷水不經(jīng)過廢水的加熱溫升過程，直接從自來水管接入。.1熱水負荷計算根據(jù)公式（2-1）熱水的溫度

9、，按45取值；冷水的溫度，按5取值。計算得Qd=6350KW。.2熱泵機組供熱量計算根據(jù)公式（2-2）計算，Qg=741KW。選用兩臺380KW污水源熱泵機組，同時備用四臺90KW熱泵熱水機組。在污水量不足的時候，由空氣源熱泵熱水系統(tǒng)輔助加熱，保證正常所需的水量和水溫。.3熱水箱的計算根據(jù)公式（2-3），熱水溫度按機組出水溫度45計算；冷水溫度按自來水溫度5計算。經(jīng)計算，V=90m3。設置4臺25T儲熱水箱。2.2熱水送至公共浴室直熱式空氣源熱泵熱水系統(tǒng).1熱水負荷計算根據(jù)公式 （2-4）式中：Qd：設計日耗熱量（KW）；qd ：淋浴器用水定額（L/d），按210 L/天取值；c ：水的比熱，

10、4187J/Kg.tr ：熱水的溫度，按40取值；tl ：冷水的溫度，按5取值； ：熱水的密度，Kg/L，取0.992； ：用水器具數(shù)，按280計；b ：使用率，按70%計。經(jīng)計算，Qd=6702KW。.2熱泵機組供熱量計算根據(jù)公式（2-2）計算，Qg=586KW。根據(jù)已有資料，單臺熱泵熱水機組制熱量為90KW，需9臺設備，考慮到冬季在溫度為5時，制熱量衰減約35%，每臺機組配置一套25KW的輔助電加熱器，在制熱量達不到設計要求時，輔助電加熱工作，保證正常所需的水量和水溫。.3熱水箱的計算根據(jù)公式（2-3），熱水溫度按機組出水溫度40計算；冷水溫度按自來水溫度5計算。經(jīng)計算，V=80m3。設置

11、4臺20T儲熱水箱。雙余熱回收污水源熱泵熱水系統(tǒng).1熱水負荷計算根據(jù)公式（2-4），熱水的溫度按45取值；冷水的溫度按15取值； 經(jīng)計算，Qd=4787KW。.2熱泵機組供熱量計算根據(jù)公式（2-2）計算，Qg=419KW。選用六臺70KW污水源熱泵機組，同時備用三臺90KW熱泵熱水機組。在污水量不足的時候，由空氣源熱泵熱水系統(tǒng)輔助加熱，保證正常所需的水量和水溫。.3熱水箱的計算根據(jù)公式（2-3），熱水溫度按機組出水溫度45計算；冷水溫度按自來水溫度15計算。經(jīng)計算，V=80m3。設置4臺20T儲熱水箱。單余熱回收污水源熱泵熱水系統(tǒng).1熱水負荷計算根據(jù)公式（2-4），熱水的溫度按45取值；冷水的

12、溫度按5取值。經(jīng)計算，Qd=6702KW。2.2.3.2熱泵機組供熱量計算根據(jù)公式（2-2）計算，Qg=586KW。選用六臺100KW污水源熱泵機組，同時備用三臺90KW熱泵熱水機組。在污水量不足的時候，由空氣源熱泵熱水系統(tǒng)輔助加熱，保證正常所需的水量和水溫。2.2.3.3熱水箱的計算根據(jù)公式（2-3），熱水溫度按機組出水溫度45計算；冷水溫度按自來水溫度5計算。經(jīng)計算，V=80m3。設置4臺20T儲熱水箱。三、初投資分析表3-1初投資匯總表對比項目設備主材輔材安裝合計熱水送至宿舍衛(wèi)生間直熱式空氣源熱泵52.6472.8840.0028.14193.66雙熱回收污水源熱泵48.7475.885

13、5.0030.54210.16單熱回收污水源熱泵66.3275.8855.0033.52230.72熱水送至公共淋浴室直熱式空氣源熱泵59.2250.0140.0025.37174.60雙熱回收污水源熱泵49.7450.0145.0024.61169.36單熱回收污水源熱泵56.9450.0146.0026.00178.95注：工程估價不含末端淋浴設備，僅為熱泵機組、相關的輔助設備、管網(wǎng)及計費設備的造價。四、節(jié)能經(jīng)濟性分析4.1運行費用分析目前學校用水、電、氣價格執(zhí)行居民用水、電、氣價格收費，電價按0.5元/kw.h，水費按2.2元/噸作為計算基準。為保證熱泵熱水機組的效率和穩(wěn)定性，直熱式空氣

14、源熱泵熱水機組產(chǎn)生40的熱水，夏季及過渡季節(jié)工況下，系統(tǒng)效率（含循環(huán)泵功耗）取3.4，全年按200天；冬季工況下，系統(tǒng)效率取2.0，全年按120天。污水源熱泵系統(tǒng)產(chǎn)生45的熱水，夏季及過渡季節(jié)工況下，系統(tǒng)效率（含循環(huán)泵功耗）取5.2，全年按200天；冬季工況下，系統(tǒng)效率取3.2，全年按120天。每天下午16:0022:00供應衛(wèi)生熱水。制取1噸水，不同的方式，所需的成本分別為：P1=電價*（1*1.163*t/效率1*T1+1*1.163*t/效率2*T2）/320 （5-1） P= P1+2.2（水價） （5-2） T1：夏季及過渡季節(jié)運行時間；T2：冬季運行時間；效率1：夏季及過渡季節(jié)系統(tǒng)

15、效率； 效率2：冬季系統(tǒng)效率；年運行費用=L（總用水量）*P （5-3）表4-1系統(tǒng)形式年運行費用（萬元）水單價（元/噸）熱水送至宿舍衛(wèi)生間直熱式空氣源熱泵52.79.7雙熱回收污水源熱泵35.876.2單熱回收污水源熱泵45.117.7熱水送至公共淋浴室直熱式空氣源熱泵42.429.3雙熱回收污水源熱泵22.15.8單熱回收污水源熱泵30.397.2表4-2數(shù)據(jù)分析匯總表：系統(tǒng)形式初投資（萬元）年運行費用（萬元）熱水送至宿舍衛(wèi)生間直熱式空氣源熱泵193.6652.7雙熱回收污水源熱泵210.1635.87單熱回收污水源熱泵230.7245.11熱水送至公共淋浴室直熱式空氣源熱泵167.584

16、2.42雙熱回收污水源熱泵169.3622.1單熱回收污水源熱泵178.9530.394.2風險分析在采取BOT模式下，不同熱水使用量對投資回收期的影響較大。選擇40L/人.天（基準）、30L/人.天、50L/人.天三種條件下，在熱水定價為40元/噸、扣除每年的管理費用、交給學校管理費用25萬/年時，進行熱水使用量變化對回收期的影響分析。表5-3 （萬元）用水量L/人.天對比項目初投資運行費用運管費管理費盈利回收期30直熱式空氣源熱泵182.4542.2182589.522.04雙余熱回收系統(tǒng)204.426.91825104.821.95單余熱回收系統(tǒng)202.133.83182597.892.

17、0640直熱式空氣源熱泵193.6656.271825133.691.45雙余熱回收系統(tǒng)210.235.871825154.11.36單余熱回收系統(tǒng)230.7245.111825144.851.5950直熱式空氣源熱泵224.2770.341825177.861.26雙余熱回收系統(tǒng)238.5244.831825203.371.17單余熱回收系統(tǒng)254.456.391825191.811.33通過以上分析可知，在支付給學校相同的管理費的前提下，用水量越大，對回收期越有利。系統(tǒng)越節(jié)能，回收周期越短。五、結論1、在光照條件和場地允許的條件下，可適當采用少量太陽能，熱水供應系統(tǒng)采用太陽能與熱泵熱水機組

18、、污水源熱泵熱水機組的復合式系統(tǒng)；2、采用節(jié)能技術后，衛(wèi)生熱水的生產(chǎn)成本較低，約5.5元/噸10元/噸；3、根據(jù)目前已有項目經(jīng)驗，收費標準為0.2元/min，約合40元/噸（正常淋浴出水量為56L/min）;4、在假定的使用量和運管費用、支付費用標準下，投資回收期較短，靜態(tài)回收期在2年以內基本結束，投資效益較好；5、熱水送至宿舍衛(wèi)生間初投資較高，約高20%，主要因為管材及計費系統(tǒng)投資增多，遠距離輸送產(chǎn)生的能量損失較大，設備容量增大，投資增多；6、熱水送至宿舍衛(wèi)生間運行費用高，約高7%，主要因為遠距離輸送產(chǎn)生的能量損失及傳輸功耗較大；7、節(jié)能性方面，雙余熱回收系統(tǒng) 單余熱回收系統(tǒng) 直熱式空氣源熱

19、泵系統(tǒng)；8、由于外界氣溫的變化對空氣源熱泵熱水機組的效率影響較大，空氣源熱泵熱水機組不宜單獨使用，須與其他形式配合使用。同時在冬季溫度較低的夜間，熱泵機組的效率較低，不宜運行；9、熱水使用量對投資回收期影響較大，采取BOT模式供應衛(wèi)生熱水時，定價機制要充分考慮使用量對回收期的影響。支付給學校的管理費可以根據(jù)熱水使用量進行相應的調整。六、實施注意事項熱水供應系統(tǒng)相對簡單，項目施工難度很小，主要存在協(xié)商、配合問題。6.1界線劃分 界限是指施工項目接口的界限，主要包括水管接口的界限、計量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和收費系統(tǒng)的實施界限。室內管網(wǎng)要與室內工程進度、裝修配合，但衛(wèi)生熱水系統(tǒng)室外部分的施工相對獨立，施工

20、進度不受整體項目的影響。室內管網(wǎng)的施工則須給予配合和協(xié)調支持。6.2合作模式BOT合作期間，合作模式可進行約定，若采用年約定支付方式，由于用水量的多少關系到我方的收入多少，在進賬變化的情況下，支付給學校的管理費用越高，對我方的投資回收越不利。建議采用動態(tài)的支付比例方式：根據(jù)用水量實行階梯制支付，用水量越大支付給學校的管理費用越高；或者約定收益比例，根據(jù)收益給予相應比例的管理費。七、合同能源管理方案7.1合同能源管理概念70年代中期以來，一種基于市場的、全新的節(jié)能新機制“合同能源管理”在市場經(jīng)濟國家中逐步發(fā)展起來，而基于這種節(jié)能新機制出現(xiàn)了相應專業(yè)化運作的“節(jié)能服務公司”（簡稱ESCO），尤其在

21、美國、加拿大，EMC已發(fā)展成為一新興的節(jié)能產(chǎn)業(yè)。節(jié)能服務公司（ESCO）通過與用戶簽訂能源服務合同，采用先進的節(jié)能技術及全新的服務機制來為客戶實施節(jié)能項目。節(jié)能公司為客戶提供能源審計、分析節(jié)能潛力、進行節(jié)能項目設計、幫助項目融資、選擇設備、采購并安裝調試、培訓項目管理及操作人員、與客戶共同驗證項目節(jié)能效果和經(jīng)濟效益，并進行合同期內的系統(tǒng)設備維護等一條龍服務，最后通過與客戶分享項目實施后產(chǎn)生的經(jīng)濟效益來回收項目投資和獲得應有的利潤。合同結束后，高效的節(jié)能設備和節(jié)能效益全部移交給客戶。7.2 合同能源管理實施方法由我公司出資為項目投資進行衛(wèi)生熱水系統(tǒng)的實施，采用穩(wěn)定可靠、高效節(jié)能的熱水供應系統(tǒng)滿足學生宿舍衛(wèi)生熱水需求，并負責施工、安裝、調試，合作期內的系統(tǒng)運行管理維護、保養(yǎng)等費用根據(jù)合作模式協(xié)商確定。我公司通過收取衛(wèi)生熱水節(jié)省的能源費的方式收回成本并受益。在EMC收回全部設備投資并獲得相應投資回報后，將投資的節(jié)能熱水系統(tǒng)移交給校方，即設備所有權歸校方。7.3 合同能源管理費用1、合同能源管理合作期根據(jù)雙方約定，在設備生命周期內，合作期限越長，我方收益越高，合作期內，我公司向學生出售衛(wèi)生熱水0.04元/L，實行預付費充值模式；2、我方跟校方約定，每年給予一定比例的節(jié)能