北京工业大学废热回收在学生浴池改造中的实际应用.pdf

北京工业大学: 废热回收在学生浴池改造中的实际应用 为响应国家建设资源节约型、环境友好型和谐社会, 落实科学发展观，切实抓好循环经济在我校的实际使用，有效推进节能减排，提高能源利用效率和经济效益，我校在 2007年前期考察和专项论证基础上， 2008年对学生浴池进行节能增效改造，完成了浴室废热回收工程 一、改造背景 1 、节能减排、发展循环经济是经济建设可持续发展的必然要求，国家在降低单位GDP能耗指标上做了长期规划， 发展趋势不可逆转 我校领导高度重视节能减排工作, 把建设节约型校园作为学校一项重要工作常抓不懈，以减量化、再利用、 资源化为原则， 努力探索节能工作新途径 积极运用节约资源新技术抓好学校水、电、气节能降耗，为浴池改造减排及废热回收创造了条件 2 、2008年北工大承担着第29 届奥运会羽毛球、艺术体操两项奥运赛事为了配合迎奥运校园环境综合治理， 我们在浴室改造中采用废热回收系统， 减少污水排放的热污染和废热排放量，对充分体现绿色环保理念更具有特殊意义 3、我校现有锅炉设备陈旧老化，各项运行指标远远超出实际使用价值三台天然气锅炉中，一台已经报废，一台因腐蚀漏水严重作为用水高峰期的辅助加热，只有一台能正常使用，但也因使用周期过长而效率低下。

另外该系统中的热水箱年久老化, 保温效果差, 且随时存在漏水等安全隐患因此，对其设备的更新改造已是迫在眉睫的实际问题，也是节能降耗的有效途径之一 二、选择热泵技术利用废热回收系统的优势 1 、各种加热设备综合能效比对 本着安全第一、环保先行、节能为主的审慎原则，我校在初期论证以及设备选型上, 多方考察市场上现有的加热设备和国内外新型节能技术, 采集各种热水加热方式以及综合各项设备运行数据，并进行了综合比较（见表一各种加热设备综合能效比对） 经过专家论证，万利源高效废热回收系统在与各种加热设备的综合比较中，具有良好的运行优势天然气锅炉虽然作为普及率比较高的加热设备，但在当今环保节能要求逐步提高的社会大环境下以及新能源、新技术快速发展的背景下各项对比指标还是要落后于新兴的热泵技术太阳能技术是目前较为普及的技术，但在实际使用中对阴天下雨的环境却还需要辅助热源来补充作为日用水量超过 100吨以上的北京工业大学来讲无疑是比较大的一笔运行费用，同时在造价上如果不做造价比较高的真空管太阳能而采用管内走水的全玻璃集热管太阳能，就北京的水质硬度来说每年的清洗费用也是一笔不小的开支，这些边际费用的增加无疑增加了运行成本。

空气源热泵虽然效率高，但在冬季的效率却要下降很多，难免会有在夏季节约的成本要补贴到冬季的运行费用中去 表一各种加热设备综合能效比对 （注: 此表数据按照每日需求 42℃洗澡热水 150吨计算； 自来水年平均水温为 12℃；空气温度按照年平均 20℃计算；电价 0.5元/kWh ；太阳能电辅助系统用电根据气象记录计算，全年阴天+ 昙日累计用电可占 40-50%，本数据按照 40%计算；天然气锅炉效率根据我校现有锅炉实际效率计算 万利源高效废热回收系统采用新兴的热泵技术， 通过在浴室安装热泵装置，取代原有的燃气锅炉该技术采用水源热泵技术，直接从洗澡的废水中提取热量，将自来水加热作为洗浴用水热源稳定，避免了水源热泵打井的麻烦又很好地解决了地下水位不稳定带来的不利影响，又解决了因冬天室外环境温度低而导致的空气源热泵效率低下的问题万利源废热回收系统的热源为洗浴加热方式 天然气 锅炉 燃油锅炉 电锅炉 太阳能 空气源热泵 万利源废热回收系统 燃料种类 天然气 柴油 电 电辅助 电 电 燃烧值 8000Kar/m3 10200Kar/kg 860 Kar/Wh 860Kar/Wh 860 Kar/Wh 860 Kar/Wh 热效率 75% 80% 95% 95% 年平均 280% 500% 燃料单价 2.05元/m3 5.0元/kg 0.5元/kWh 0.5元/kWh 0.5元/kWh 0.5元/kWh 每吨水使用燃料 5/ m3 3 ．1kg 36．71kWh 阴天36．71kWh 12．46kWh 6 ．98 kWh 每吨水燃料费用 10．25 元 15．50 元 19．38 元 阴天 19． 38元 6 ．23 元 3 ．49 元 加热 150吨水，300天运行 费用 46 万元 70 万元 87 万元 根据天气变化 30 万元左右 根据气温变化 30 万元 左右 16 万元 对环境污染程度 不严重 不严重 无 无 无 无 设备使用年限 5-7年 5-7年 5 年 8 年-10年 10 年以上 10 年以上 有无危 险性 比较危险 非常危险 需停电 使用 需停电 使用 无 无 后排放的污水，四季均为 30-35℃，热源的稳定确保了机组相对恒定的效率，同时废热回收后的冷水又减少了污水排放的热污染，无论从循环经济的角度考虑还是从实际的运行可操作性角度考虑都有比较高的使用价值。

2、万利源废热回收系统优势 按照我校提供的基础数据，沈阳万利源节能工程有限公司进行有针对性的设备选型、施工组织设计，浴池节能改造从 2008年 6 月 15 日起至 7 月 15 日结束，一次性验收合格，各项数据达到设计使用标准 通过一个阶段的实际运行总结出万利源废热回收系统与原有天然气系统的比较优势： ①性能稳定 运行平稳该系统自动化程度高，便于操控, 运行人员少，无压力容器存在，安全性好机组体积小，节省空间压缩机采用意大利进口都灵压缩机，长时间不间断运行有更强的适应能力，具有运转平稳、低震动、低噪音等特点 ②技术领先 设计合理系统机组全部零部件及电控箱整体组装结构紧凑、占地面积小、操作简便，设计、安装、操作及维护有很大的方便性和经济性 ③控制先进 使用寿命长 配备可调程序控制器，具有先进的全自动控制功能: 故障自我诊断、报警及保护，实时显示机组的运行参数、报警参数，监测热（冷）水的出水温度和回水温度 ④保护完善 安全性高有完善的安全保护系统：压缩机排气压力过高保护、压缩机吸气压力过低保护、电机保护（过载保护、线圈过热保护、反相保护）、断水保护、冷水温度过低（防冻）保护、热水温度过热保护等，安全保护装置齐全，运行安全可靠。

⑤恒温恒压 减少浪费整套系统采用的供水方式是恒温恒压供水，不管多少人同时洗浴，系统的供水温度和供水压力都是恒定的第一、避免了师生使用混合阀调节水温时忽冷忽热造成的浪费水现象；第二、避免了因开启淋浴头数量的变化造成的供水压力波动，导致淋浴头的出水温度和流量变化；第三，简化师生了洗浴程序，满足了师生的洗浴需求 三、运行效率分析 运行期间我校分时段对该机组各项运行数据进行监测并汇总分析，万力源废热回收系统在夏季运行费用最低，能效比为 4.91︰1 ；秋季因水温下降运行费用略有提高， 能效比为 5.19︰1 ； 冬季因自来水温度最低， 运行费用最高，能效比为 5.6︰1 ；春季因自来水温度开始升高，运行费用略有下降，能效比为 5.25︰1 ；平均能效比为 5.42，大大高于燃气锅炉见表二废热回收系统阶段性观测实际记录及费用分析） 表二废热回收系统阶段性观测实际记录及费用分析 观测时间 自 来 水温度℃ 生产热水 （吨） 消耗电( 度) 折合成本（元/ 吨） 8 月 15 日-9 月 1 日 18 840 5300 3.16 9 月 5 日-9 月 13 日 18 1180 7430 3.15 10 月27日-11月10日 13 2239 16160 3.6 12 月 16 日-1 月 11 日 5 2755 24160 4.38 3 月 16 日-3 月 29 日 8 1684 14080 4.18 阶段合计 8698 67130 3.86 （注：电按照 0.5元/ 度计算，热水按照系统设置 42℃计算） 同时在监测期间对该系统回收热量所加热的热水总量与原有天然气系统同样加热该总量的热水进行对比，截止 2009年 3月 31 日万利源废热回收系统累计回收洗澡水中的热量加热自来水共计 23000吨，消耗电量 170000度，折合每吨热水成本为 3.7元。

按我校现有天然气锅炉的热效率以及常年费用统计计算该阶段加热同样多的热水需要的运行费用为 9.5元/ 吨，节约运行费用 60%以上 按 1 立方米天然气产生 1 立方米二氧化碳计算该阶段累计减排二  北京工业大学公共浴室废热回收设备 氧化碳 227吨，以我校全年使用热水 45000吨计算，预计将节约运行成本近30 万元，减少二氧化碳排放量 400余吨具有很好的经济效益可以在三年内收回投资成本并减少了校内的一个污染源 四、二期节能增值开发利用 2009年，我校计划进行废热回收系统的二期节能增值开发利用在废热回收的同时提供冷源以校医院进行测算，夏季可以为其 3000平米建筑提供全部冷源按校医院现有安装分体空调计算，一个夏季运行费用在 16 万元左右，如果把万利源废热回收系统增值利用，做为校医院夏季空调冷源，空调运行费用可以降低到 3万元以下，（冷源由万力源废热回收系统免费提供，其他耗能有水泵能耗+ 风机盘管能耗+ 冷却塔能耗）每年可节省费用 13 万元；再加上洗浴水加热每年节省 30 万元，该废热回收系统全年可以节约运行费用43 万元左右最终做到一机多用、环保节能，从而取得社会效益与经济效益的双赢。

目前，国家已将节能减排作为考核各级地方政府以及各级单位的硬性指标，各部门的相关鼓励政策也陆续出台我校学生浴池废热回收项目改造的成功经验，必将为其他领域的节能减排工作带来新的启发和新的尝试 北京工业大学后勤管理处 史鹏 2009年 4 月  。