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关键词 环境保护;污水回用;可行性分析
中图分类号X7 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2012)69-0011-02
0 引言
根据国家的相关资料,对城市污水的定义是,包括日常生活中使用过的污水、用于工业建造的污水、部分被污染的雨水、及其他污染过的水的总称。对于污水的最终处理有几种措施,其一是将其回归自然,其二是经过化学处理,进行资源的二次利用,其三是运用隔离技术。
1 城市回用水的需求量来分析
处理后的城市污水有多重用途,比如在城市中各种杂用、在工业中有充当冷却水的作用、在农村可以浇灌庄稼、或者接入地下水等等。以下我们做简要的分析。
1.1 冲厕用水量
别看冲厕用水量不大,但累积起来,其用量达到日常用水总量的30%~40%。而且冲厕用水对水质没有什么特别的要求。由于厕所用水水质基本无要求,以及在日常生活中的日常用水,对水质要求也不高,如浇花,家庭打扫卫生用水等,所以采用分质用水具有可行性。
1.2洗车用水量
我国的经济发展蒸蒸日上,人们对生活品质的要求更高了。拥有私家汽车的中国人越来越多。因此,汽车的用水量也在逐渐上升。并且随着汽车市场的不断需求,这一部分的用水量还会加大。在洗车用水量中,由于各种车的用途不同、车的污染程度不同等各种情况,用水量也有所差别。所以国家应该从污水回收角度考虑,可以从政策上鼓励汽车用水回用,为回用水开拓市场。
1.3园林绿化用水量
园林绿化用水对水质也没有多少要求。随着经济的发展,人们对自己的居住环境要求越来越高,因此,城市的绿化面积会越来越大。由于国家开始对环境有高度的重视,各个城市的绿化正在不断的进行各方面的改善,并准备朝着生态城市的目标发展,因此,城市的园林绿化用水量正在不断加大。在十五规划中,上海根据当前的绿化发展。此绿化规划中,到2015年,计划绿化覆盖率达到48%以上。实现十年内我国绝大部分大中城市,实现绿色城市规划,实现居民出门每500m就有一个公共的绿色带。
从以上的各种统计中,可以得出园林绿化用水的比例正在逐年上升。有必要将这部分用回用水代替,以此来缓解城市水资源短缺现状。
1.4浇洒道路用水量
城市的道路是非常重要的交通设施。需要对其进行公路的维护和修理,来保证公路可以正常使用。每个地方的公路不一样,因此需要根据具体情况,比如城市的自然环境、空气质量、公路的主要用途等等。城市道路用水量极大,并且城市道路用水水质要求不高,通过污水回收加以处理即可用满足城市道路用水的水质要求,因此,浇洒道路用水,具有很大的回用水市场潜力。
1.5洗车用水量
国家在对用水方面制定了相关的政策,比如在《建筑给水排水设计规范》中,规定了汽车用水量的标准用水量。当前汽车市场越来越繁荣,由于人们购买力的增强,很多人都拥有汽车。单从洗车用水水质分析,可以具有不同,根据车辆的通途,城市道路面等,选择的冲洗方式和水质要求也具有区别。
根据以上的这些分析,在城市各个方面的用水,很多对水质都是没有要求的。比如冲洗道路用水、洗车用水、园林绿化用水等等。这些对水质没有要求的用水量占到总的用水量的一半。而城市中往往将水质比较好的用水,用于这些方面,这就对水资源形成了浪费。因为这些水可以用费水来代替,或者对视进行二次循环利用。为了充分节省水资源,可以将城市污水进行处理后进行第二次利用,用于城市景观用水具有巨大的可行性。城市景观用水量极大,建立城市污水回收系统,对节约城市用水具有重大的意义。
2城市污水回用系统建立的可行性分析
2.1从城市规划方面
在城市的规划方面,由于规划的科学性,城市区域的功能能够很好地体现,进而使城市的功能越来越得到最大效用的发挥。并且,在城市的建筑方面,因为地域的不同,因此,市内的各种建筑都有其不同的功能和特点。比如北京的金融街,位于北京市的中心,用地面积达103.76ha,其主要功能是用于商业和办公。其地理位置向西毗邻二环,向东延伸到太平桥大街。根据城市发展规划,规划区的建筑物基本都属于高层建筑,如写字楼,酒店等等,这使得这些区域的水资源水质要求相似,因此这些区域用水统一处理水资源具有可行性。
2.2 从经济发展水平方面
从我国当前的经济背景中,和污水处理这一方面的专业技术两者,我们建议在考虑污水的回收利用的同时,还应将城市的各个区域功能因素考虑进去。这样制定一个新兴的污水处理方案。既可以是水资源达到最大程度的使用,不会造成浪费,同时也可以减少城市在水资源方面的投资成本,这样污水工程才能很好地应用于城市的各种事项。
根据调查显示目前我国污水回收工程一直没有得到广泛的应用,分析其原因,主要是经济效益问题,并且存在这明显的规模效益因素,污水处理设施的单位投资与单位运行成本均是随着处理水量的增大而降低。
参考文献
[1]周秋霞.我国污水回用现状及技术概述[J].畜牧与饲料科学,2009(2).
随着城市建设速度的加快,大量的旧城改造,城中村改造项目需要拆除重建,由此产生大量建筑废弃物,建筑垃圾也与日俱增,如果直接填埋,不加以利用,不仅严重影响及破坏城市环境,今后必将影响建筑业的可持续发展,因此如何利用建筑垃圾,变废为宝,减少环境污染是当前迫切需要解决的社会问题。
一、再生骨料应用于混凝土的生态环境可行性分析:
1、随着国家西部大开发战略的实施及2014年西咸新区正式成为以创新城市发展方式为主题的第四个国家级新区,西安发展进入快车道,城市化规模发展非常快,城区面积迅速扩大,预拌混凝土需求量急剧增加,势必对砂石等自然资源的需求日益增大,西安地区砂及卵石石主要来自于周边黑河、渭河、灞河及沣河,碎石主要开采于北部泾阳富平及南部秦岭,但是开山破石、河道开采砂石受到生态环境影响,资源越来越紧缺,而预拌混凝土所使用的砂石骨料又严重依赖城市周边生产提供,砂石供求矛盾日益突出。
2、西安城市规模的扩大及旧城拆除势必带来大量的建筑垃圾,为生产再生骨料提供了有利条件,再生骨料混凝土是将废弃混凝土、砌体结构经过清洗、破碎、分级和按一定比例混合后得到的再生骨料作为部分或全部骨料配制而成的混凝土。再生骨料既解决了废弃建筑垃圾的处理问题,避免废弃建筑垃圾堆放产生的环境污染,又能满足人类对资源的需求,减少砂石等资源的开采量,是解决目前资源严重缺乏的有效途径。
因此,再生骨料混凝土是一种资源能源消耗小,对环境破坏小、污染小、循环再生利用率高的绿色砼,是实现建筑资源、环境可持续发展的主要措施之一,具有显著的社会效益。
二、再生骨料应用于混凝土的技术可行性分析:
随着社会的文明进步及技术能力的提高,原来的废料如粉煤灰,粒化高炉矿渣、煤矸石、硅灰等工业废渣不但可替代水泥、节约生产能耗、有利于环境保护,而且赋予混凝土许多优良的特性。从社会利用工业废料的发展阶段来看,在利用再生骨料方面,同样需要解决以下技术问题:
1、一是要研究出一套经济适用、能耗低、相对环保的加工方法。
为保证再生骨料的产品质量及产量,再生骨料的生产必须采用专门的破碎机械设备,提高再生骨料的工业化生产,现在这种设备已在发达国家和经济发达地区广泛使用,并且已在西安地区进行工程拆除现场再生骨料生产试验,有可靠的生产能力做保障。
2、二是所生产的再生骨料必须具备足够的强度,必须采取一定的措施,保证骨料的粒径及基本性能满足再生骨料标准要求,目前破碎混凝土及砌体经过筛分、清洗、分级后颗粒级配、含泥量等主要指标完全满足标准要求,从材料本身性能上为应用提供了依据。
3、三是必须采取一定的措施,解决再生骨料在混凝土应用中存在的不足和缺陷,保证混凝土质量的稳定,满足混凝土的使用要求,尤其是预拌混凝土必须解决施工性能波动即坍落度损失带来的施工性能变差问题。目前随着混凝土技术的进步,专业的混凝土生产单位试验手段齐全,技术能力先进,通过不同骨料的复掺、掺合料及外加剂的复合使用,已有能力配制生产出满足设计要求的再生骨料混凝土,尤其在预拌混凝土和易性控制,可泵性方面总结出一套切实可行的使用方法,从根本上为再生骨料混凝土的推广应用打开了最后一道技术大门。
三、再生骨料应用于混凝土的经济可行性分析:
再生骨料能否推广应用,除了生态环境及技术方面外,还有很重要的一个方面,即经济上是否切实降低了混凝土材料成本,这是是用户最主要的要求,如果成本高于自然开采砂石,应用则不可能大量推广,从经济可行性分析,主要有以下几个方面影响到再生骨料的应用。
1、必须保证应用再生骨料生产的混凝土比使用自然砂石生产的混凝土材料成本有明显降低,使用单位才有可能去研发推广应用,因此对再生骨料的成本应该进行严格控制,应该将废料环保费用考虑其中以降低骨料成本。
2、再生骨料成本比较稳定,不受政府自然资源限制开采,超载运输等因素影响,因此再生骨料在自然资源紧缺价高的地区可明显降低骨料的价格,也可以降低砼的综合材料成本,西安地区随着城市建设的发展及环保意识的增强,城市周边开采砂石越来越困难,成本越来越高,为推广应用再生骨料提供了有利条件。
3、国家及陕西省在资源综合利用方面都出台相应的政策对生产原料中掺兑废渣比例不低于30%的特定建材产品给予免征增值税政策的优惠,同时再生骨料成本应该由当地政府将收取的资源开采、环境保护费用、城市垃圾处理费用对再生骨料生产进行补贴,降低成本,使再生骨料混凝土在效益方面有推广的空间。
通过以上分析,经济可行性是一个综合因素,需要对许多方面进行具体分析,出台具体政策去支持,以期达到显著的经济效益。
四、实际推广应用情况总结:
我公司在今年对再生骨料的应用于进行了大量的试验研究,主要针对技术可行性及经济可行性进行了分析,现将应用情况总结如下:
1. 再生骨料的破碎、筛分后的颗粒级配、微粉含量、泥块含量、针片状颗粒含量、压碎指标、表观密度及空隙率、均能满足标准GB/T25176-2010、GB/T25177-2010标准要求,其主要指标如下:
2. 受破碎砼骨料、破碎砌体骨料及破碎不同等级砼骨料影响,再生骨料的某些性能如压碎指标、表观密度、吸水率等指标波动较大。
3. 再生骨料破碎后在杂质如废纸、木屑、草根等分选方面还有待提高,杂物含量较大明显降低了再生骨料的综合性能及推广应用难度。
4. Ⅱ类及以上性能再生粗骨料在预拌混凝土应用方面,力学性能C40及以下等级混凝土采用复掺再生粗骨料可以生产出满足要求的泵送混凝土,对C30-C40宜采用与自然骨料复掺,掺量控制在30%以内时对强度影响不大,掺量过高时强度有明显的下降,对较低等级混凝土可增大掺量,但是也必须通过调整胶凝材料及外加剂用量来保证力学及施工性能;再生细骨料因破碎过程影响,骨料的压碎指标及需水量都较大,高等级混凝土掺加后性能波动较大,还有待进一步研究,实际应用中未使用。由于再生骨料掺加后对有耐久性影响很大,因此有耐久性影要求的混凝土不宜掺加再生骨料或降低掺量后使用,对坍落度损失及可泵性能影响方面,主要还是再生骨料吸水率的影响因素,砼破碎生产的再生骨料混凝土坍落度损失明显大于砌体破碎生产的再生骨料混凝土,配合比设计方面应通过工程试验掌握和易性变化情况,必须保证足量的外加剂用量并适当的考虑增加出厂坍落度,同时配合比设计时吸水率大的再生骨料含量尽量低一些。
部分工程应用再生骨料混凝土配合比如下:
5. 再生骨料混凝土材料成本方面,目前以购买试生产的再生骨料进行分析,降低成本有限,但有一定的社会效益,如果自行生产再生骨料,同时降低一定的垃圾清运费用,争取一定的环保补贴费用可以明显降低再生骨料的生产成本,将有非常大的经济效益,并且有明显的社会效益。
五、结论:
1. 在预拌混凝土推广应用再生骨料有明显的社会效益及一定的经济效益。
2. 在再生骨料混凝土应用方面还需要有施工方的理解一支持,以便使应用水平得到更快的提高。
3. 目前西安市场生产的再生骨料可以推广应用在C40及以下等级混凝土之中,可以复掺也可以单掺,复掺效果优于单掺。对大量应用的C30~C40之间泵送砼,掺量宜控制在30%以内,且宜使用以砼破碎的骨料,对使用吸水率大,容重很小的再生骨料,必须考虑混凝土施工性能变化较大的问题,必须有一定的技术措施及实践经验做保障。
4. 目前设备技术生产的再生骨料性能可以满足GB/T25177-2010、GB/T25176-2010要求。
5. 通过增加外加剂掺量,提高优质掺合料掺量可以明显改善再生骨料混凝土的工作性能,可以满足预拌砼运输及泵送要求。
1.1设计决策阶段
在实际工作中,设计阶段往往是不被重视的环节,相关管理人员主要将重心放在建设阶段,忽略了设计阶段对绿色建筑形成的重要性,影响了建筑项目的按期完成。在设计阶段中,相关工作人员主要以技术设计及经济控制作为重点。技术设计在设计阶段中显得尤其重要,不仅对工程项目的工艺、构造及装置等多个方面有重要的影响,对工程项目完成后所带来的经济效益及社会效益的形成也产生了影响。决策阶段是根据决策的内容将绿色建筑中所需要的投资项目逐一列举出来,为建设项目的科学投资提供可靠稳定的技术经济指标。相关工作人员在决策阶段主要负责对绿色建筑进行策划,从技术及经济方面对绿色建筑的可行性进行分析与研究,进一步确定是否做出投资决策,决策阶段的工作重点在于完成对绿色建筑的投资估算。对绿色建筑整个项目工程来说,投资估算环节非常重要,工程项目的可行性分析对工程项目造价管理有重要的决定作用,直接影响新建的绿色建筑是否达标。
1.2运营和维护阶段与传统建筑相比,绿色建筑在构建阶段所花费的资金要高得多,但是在项目投入使用的阶段其发挥的作用及所体现的效益比传统建筑的要明显得多。工作人员应该在保障项目工程质量及安全的前提下,制定较好的运营计划,从而控制项目运营维护阶段的资金投入量,构建良好的环境,实现绿色建筑价值的最大化。
2绿色建筑全寿命周期评价指标分析
2.1绿色建筑效益指标分析
2.1.1绿色建筑效益指标量化的研究很多专家对绿色建筑的效益指标量化分析局限于在评价指标方面,在采取多种指标度量措施时存在很大的差异性,各种性质及计量的指标效果不明显,以致到最后的绿色建筑经济评价不够严谨。经采用多层次的分析法将指标的权重确认后再采用专家的打分措施对绿色建筑效益指标开展量化,能实现对绿色建筑经济开展客观的评价。
2.1.2绿色建筑效益指标设置内容分析绿色建筑与环境之间有紧密的联系,室内环境与室外环境是绿色建筑评价标准中的重要指标。绿色建筑对环境有直接的影响作用,从环境效益方面来看,绿色建筑所体现的环境效益比传统建筑要高得多,项目工程的成本节约主要是指从能源及运营管理方面入手,所以也可以将其纳为绿色建筑形成的经济效益。此外,绿色建筑为人类提供的服务及其所产生的作用主要是为人类提高舒适、良好的环境。绿色建筑主要包括经济效益、环境效益及个人舒适度等多个效益指标,这些指标对绿色建筑的经济评价起着决定性作用,每一个效益指标都不可或缺。
2.2绿色建筑费用指标分析
同样的工程项目,采用传统建筑方法与绿色建筑方法会取得不一样的效益,在项目的建设阶段,绿色建筑所需要的成本往往会比传统建筑的成本高处很多,但是在项目运行维护阶段,绿色建筑所需成本较低。建筑的全寿命周期费用主要是指从工程项目施工初期的工程造价及施工全寿命周期中运营与维维护所需要花费的资金,因此在建筑全寿命周期所采用的资金费用中较多。一般建筑物都具有较长的生命周期,为了确保建筑生命周期费用计算的准确性,应该采用资金时间价值理论进行科学计算。
2.3绿色建筑评价指标设置
在社会快速发展的背景下,对绿色建筑全寿命周期费用进行评价时所需要的参考的指标越来越多,主要包括经济指标、社会指标、效益指标、技术指标等多方面指标,这些指标综合形成了绿色建筑评价指标体系,虽然大多数评价指标都是针对绿色建筑的设计方案,从其技术与功能方面进行评价,但也为绿色建筑的科学合理评价奠定了基础。根据建筑物的能源使用及功能可以将整个评价体系分为节能与能源利用、节水与水资源利用、节材与材料资源利用、室内外环境的经济评价、运营管理等多个方面。由此可见,我国对工程的评价主要以环境保护及资源节约这两大内容为主,将其作为主要的评价对象。
2.4绿色建筑的经济评价指标
由于效益费用的内容和性质不尽相同,为了使其具有可比性,故把方案的费用和效益先实施无量纲化处理。利用式(1)进行方案费用的无纲化处理,利用式(2)进行方案效益的无纲化处理,利用式(3)进行方案的效益费用分析。根据式(3)的计算结果,方案效益费用系数比大者也即为最优方案。笔者依据多年的实践从业经验,总结出绿色建筑方案的效益费用系数比总是大于普通建筑方案的效益费用系数比,所以在建筑方案选定中,如果费用许可,笔者往往更倾向于推荐绿色建筑方案。
3结语
关键词:220kV变电站工程;施工管理;关键要素;电力系统;变电站工程建设 文献标识码:A
中图分类号:TM63 文章编号:1009-2374(2015)09-0116-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2015.0814
伴随着经济的发展,各行各业加剧了对电力资源、能源的需求,这就使得220kV变电站的投产建设规模持续扩大,目前已经成为主要的供电基础设施。220kV变电站工程的施工水平直接影响着其自身功能的发挥,也影响着电力供应的安全、稳定与可靠,从某种程度上来讲,必须加强变电站工程的施工管理,明确影响其施工的关键要素和重要方面,依靠先进的施工技术与施工工艺,利用科学的施工管理策略来提高施工管理
水平。
1 220kV变电站工程施工管理的关键要素分析
从整体上分析来看,影响变电站工程施工管理的关键要素有很多,而且这些要素有多种类型、贯穿于工程建设的始终,例如工程建设的可行性分析、合同管理、安全风险控制、质量监督等,笔者认为其中施工方案可行性分析、施工质量监督、安全管理以及环保管理为最关键、最重要的因素。
1.1 方案可行性因素
可行性分析体现在多方面,例如工程施工的进度、工期、成本、质量等,既要立足整体,又要顾及局部,针对工程建设展开全面、全方位的可行性分析,只有确保各方面因素易于操作、切实可行的前提下,才能开展施工,项目可行性分析是整体配合的结果,也是整个工程施工管理最关键的因素。
1.2 质量监督因素
质量因素是变电站工程施工管理生死攸关的因素,因为工程质量决定工程的使用和寿命,因此,必须加强质量监督与监管,质量管理的覆盖面也很多,从施工前设备、材料、技术的管理,到施工现场的监督再到竣工验收都需要质量监督与控制。变电站工程施工中必须加强质量控制,设定每一阶段的质量控制标准,并严格执行这些标准,从而全面提升变电站工程的施工质量。
1.3 安全管理
安全管理也是变电站工程施工管理最基本的要素,因为只有做到安全施工,才能使工程建设有意义,才能促进工程施工建设的顺利进展,安全管理包括多方面的内容,从管理制度到施工设备再到具体的施工作业等,都需要严格贯穿安全管理的思想,一个合格的工程建设要确保不出现人员损伤、安全事故,这是变电工程施工管理合格最基本的前提。
1.4 环境因素
工程施工管理并非单纯针对工程本身实施管理与管控,同时也要顾及工程周围的环境,要本着“文明施工”的理念展开施工,确保达到“设备合格、行为规范、施工有序、环境协调”的绿色施工目标,通过设置安全标志,加强安全监督等来预防安全问题发生,同时也要实行隔离施工,通过这种方式来控制对周围环境的污染,对周边人们生活的影响,确保变电站工程施工对环境的危害最小。
此外,信息管理因素也是关键因素之一,要努力实现整个变电站工程施工各种材料、文件、资料的统一信息化管理,确保信息资料被信息系统储存和接收,形成一个健全完善的信息数据库,从而为工程施工管理提供必要的数据、信息支撑和依据。
2 220kV变电站施工管理优化措施
2.1 加强施工进度、技术、资料等的可行性管理
2.1.1 科学规划施工进度与工期。施工前纵观全局制定施工进度、工期表,结合以往施工经验,立足所建工程的实际来科学规划并安排各个施工环节,预测并关注可能出现变化的施工环节,对应制定相对灵活的施工进度表,为及时完工提供充足时间,电力企业要同施工企业统一协调、积极配合,共同促进工程如期完工。电力企业选派经验丰富的管理人员担任工程项目经理,项目经理下设组织专员,负责施工管理,同时增设专门的技术监督岗,为工程施工提供必要的技术支持,以此打造高质量的施工工程。
2.1.2 加强施工技术与资料管理。变电站工程施工是一项技术密集型施工项目,必须加强施工技术与图纸资料的管理。设计图必须在工程项目部与设计单位的协调配合下同步完成,所形成的设计图还要交付施工单位、监理单位等进行审核与检验,及时排除不可行设计因素,并由设计单位及时更改,同时,要保证各单位都了解并熟知设计图,正式施工前要进行技术审核、交底工作,只有各方审核通过的技术方案才能真正被用来
实施。
2.1.3 加强施工设备与材料的管理。施工建设开始前,必须做好变电站工程施工所需的设备与材料,需要由技术人员负责,参照设计图纸、技术等级要求等来合理进行规划、安排,将所需要的施工设备、材料等按照类型、数量、规格、厂家、单价等列成表格,形成科学的采购计划,这其中要注重成本与造价的控制,在所获得的设备与材料计划表基础上本着质量最优、兼顾价格的原则优选供货商,并参照工程施工进度来对应科学调整材料或设备的类型。
基于以上施工前期的准备工作,能够集中确保工程施工的各项材料、技术、设备等的质量,在此基础上展开具体的施工管理。
2.2 加强施工现场的质量与安全管理
变电站施工现场必须确保地形平整,本着从上到下、逐步分解、逐层分段的原则挖掘土石方,并形成一定坡度,为有效排水创造条件,根据分层回填的规律来回填开挖后的变电站,要确保回填土料达到科学的规范和水平,在不同的施工时期,回填土有不同的类型、性质与功能,例如:第一次回填需要满足设计要求标高,第二次回填则为建筑物基础挖方服务,末次回填则要满足农业种植的要求。
要做好变电站房屋施工,房屋施工过程中要做好脚手架的安置,提高脚手架质量,确保其刚度、强度、牢固度与稳定性等,集中做好安全施工管理工作,对于变电站来说还要重点做好构架吊装施工,一切施工的进行都要以安全为前提,在此基础上注重施工质量监督,提高施工技术水平。
为了保证施工质量,还要做好施工区域的划分,例如材料区、施工区、交通区、生活区等,不同区域进行专门的工作,不同区域设置特定的区域负责人,专门负责该区域的安全管理,只有这样才能确保工程施工井然、有条不紊地开展起来。
2.3 加强安检与环境保护
变电站工程施工管理必须要将环境安全保护因素纳入考虑范围,因为只有加强施工周围地区的环境保护与管理,才能有效控制污染问题,才能体现施工质量,严格控制污染物的排放,减少夜间施工,防止对周围市民造成噪音污染,要确保土建设备与电气同步施工,重点安排并规划交叉作业项目,特别是对于一些需要工序交替、更换的施工项目必须做好科学的规划与安排,极力控制施工污染问题,例如土方、细沙等要抵御运输工具装备箱,加大措施打造出一个绿色施工环境。
3 结语
220kV变电站工程施工是一项相对负责的施工工程,必须要明确施工管理的关键要素,在这些关键要素的基础上开展施工管理,使施工管理工作有重点、有针对性,从整体上达到良好的施工效果。
参考文献:
[1] 王志强,马骏,王晔.浅谈加强电力工程项目施工的安全管理工作[J].黑龙江科技信息,2013,(6).
[2] 焦光旭.电力工程项目建设过程中的安全管理探讨
关键词:地源热泵;空调节能
中图分类号:TE08文献标识码: A 文章编号:
前言:地源热泵技术是一种在经济性上和技术上都具有较大优势的解决供热问题的主要的替代手段,是一种绿色的用能技术。它与锅炉相比,采用地源热泵系统的空调它的供暖成本不到锅炉成本的一半。文章通过以某宾馆的空调供热的节能改造为例,分析了当前应用于建筑空调供热节能方面的地源热泵技术,并且对它的经济性作出了可行性的分析,并且指出了地源热泵技术在节能方面具有很好的应用前景。
一、地源热泵技术的工作原理和发展
地源热泵技术它是一种采用地球表面浅层的地热能资源进行高效、供热、环保、制冷、节能的系统。地源热泵是采用输入少量的高品位的电能,以此来实现低温热能向高温热能的转移.工作原理见图1。
图1地源热泵技术工作原理
由于循环水在完全封闭的地下管路中流动.故对地下环境无任何污染。传统的空调系统通常需分别设置冷源(制冷机)和热源(锅炉)。燃煤锅炉是最主要的大气污染源,中小型燃煤锅炉在城市中已被逐步淘汰;燃油和天然气的锅炉虽然减轻了对大气的污染但排放的CO:仍造成了环境问题.而且运行费用很高。随着不可再生能源的逐渐开采能源危机及可持续发展战略已成为全球性的重要问题。地源热泵技术采用的是洁净的可再生的地热能.是一项以节能和环保为特征的技术。地表浅层好像一个巨大的太阳能集热器.每年收集47伙,的太阳能是人类每年利用能量的500多倍.并且地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定是热泵很好的供热热源和供冷冷源地源热泵系统就是利用地下浅层土壤能量通过地下埋管管内的循环介质与土壤进行闭式热交换达到供冷供热目的夏季通过热泵将建筑内的热量转移到地下对建筑进行降温冬季通过热泵将大地中的低位热能提高品位对建筑供暖。大地在整个循环中起到了蓄热器的作用.具体
工作过程.见图2。
注:夏季吸收房间中的热量,储存到土壤中,达到制冷效果。冬季将土壤中的热量“提取”出来,利用能量转换对室内供热。
图2地源热泵系统的夏季和冬季
2地源热泵在空调节能改造项目中的应用
某宾馆冬季供热使用燃煤蒸汽锅炉,对环境污染较为严重,加上设备老旧、能耗大故决定放弃使用原有的燃煤蒸汽锅炉而考虑使用节能环保的地源热泵系统。地源热泵系统冬季可供给空调用热水以及生活用热水夏天将地源热泵机组并联在原有的螺杆冷水机组上.增大原有冷水机组机组总制冷量为入住宾馆的客人提供一个更舒适的环境又可根据夏季负荷的变化改变冷水机组的开启数量,有效地达到节能的目的。本次改造主要涉及宾馆主楼、裙楼两幢主要建筑物的空调系统。主楼地下一层地上九层,建筑物总高度33.75m.总建筑面积 28100m2裙楼地下一层、地上五层,总高度23.80m总建筑面积 18832 m2,。空调冷源由设在裙楼地下室的冷冻机房提供。其内共计3台螺杆式冷水机组.总冷量4176kw.屋顶上设3台冷却塔空调热源由裙楼内锅炉房供给.经过汽一水换热器提供55/50oc热水。
21方案设计
根据宾馆提供的原空调系统设计资料.主楼、裙楼的计算总冷负荷为3676kw,总热负荷为2601kw。其中冬季热负荷包括空调用热水以及生活热水。使用节能环保的地源热泵系统.冬季供给空调用热水以及生活热水.夏天辅助原有的螺杆冷水机组。考虑在宾馆周围绿地上钻孔埋入土壤换热器。地源热泵系统带热回收系统,不仅可以在夏天得到免费的生活热水,并且增加从土壤中的取热量.有利于土壤的热平衡。因夏季已有3台冷水机组提供足够的冷量,故热泵机组的选型以及埋孔数量根据冬季热负荷来选择。
2.2热泵机组配置
根据上述的计算负荷结合本工程的实际情况拟选用带热回收系统的克莱门特地源热泵机组2台(HFCR134a环保冷媒)。具体参数见表l。
表1热泵机组参数表
2.3土壤换热器设计
每米井深换热量和换热器承担负荷表2、表3
根据以上计算结果,双U型土壤换热器布井数量见表4。
表4布井数量
拟定埋管方式为:双U型埋管深度120m,间距4m只 4m.设计钻孔数量267个。计算其埋管场地土壤换热器需占地面积约4272m,。
2.4太阳能应用
为更好地利用能源,可根据当地条件将其它能源与地源热泵有机地结合起来应用。根据青岛地区的太阳能辐射情况,见图2,属于全国太阳能资源分布的第四类地区有一定能源利用价值。
可以利用太阳能集热板作为辅助能源白天依靠地源热泵供暖夜间利用太阳能集热板储存的热量由地热和太阳能共同供暖。这种组合形式比单纯使用地源热泵更为经济节能。根据宾馆的热水用水定额及入住率,考虑屋顶布置太阳能集热板的有效面积.布置 200m2的太阳能集热板。
3地源热泵在空调节能改造应用中的技术优势和经济可行性分析
3.1技术优势
根据宾馆原空调系统情况.本项目结合当今世界先进的再生能源技术采用了地源热泵系统+热回收系统+太阳能集热板的组合方案,充分利用项目所在地区的自然环境中所蕴含的空调能源.以先进的技术方案实现本项目节能改造目标。分析本项目技术方案,具有以下技术优势:
(1)环保洁净。无燃烧少排放运用地热资源提高能效比.无冷却塔,减少冷却塔水污染,杜绝“军团病菌”对人体损害。
(2)节水省地。以土壤为源体吸收或放出能量,既不消耗水资源也不会造成污染:省去了锅炉房、冷却塔及附属的油罐、蓄热水箱等面积,节约机房空间。
(3)节能经济。能源利润率为传统方式的3—4倍.投入 1kw的电能可得到4—5kw的制冷或供热的能量。运行费用可节省1/2—1/3。减少电增容30%,可节约增电成本。(引灵活安全。真正做到“一机两用”。利用地源热泵冬季向建筑物供暖、夏季向建筑物供冷.提高了设备的利用率。机组可灵活地安置在任何地方.节约空间系统末端亦可作多种选择:无储煤、储油罐等生活及安全隐患。自动化程度高:无需专业人员操控。(引运行可靠。机组的运行工况稳定。由于散热、取热均依靠深层土壤不受环境温度变化的影响故即使在寒冷的冬季制热量也不会衰减.更无结霜除霜之虑。
3.2经济可行性分析
(l)投资估算。根据方案估算.见表5。其中机房部分报价包括阀门配件、管道及人工安装费用.不包括电气部分。水泵选配根据主机而定。实际报价需要根据设计图纸和方案重新计算。
表5投资估算
(2)费用分析比较。根据节能改造前后空调运行的不同情况.比较(冷水机组十地源热泵系统)与(冷水机组十燃气锅炉系统)不同情况下的运行费用.其中,中央空调系统按夏季运行120d,冬季运行 90d.每天运行24h;电价按0.8元/kwh,燃气按3.8元/m,计算同时使用系数按0.7计算。
(3)减排t分析。对系统改造的目标不能仅仅停留在节能省电上.同时也要考虑到对环境的污染物排放量。在实质上地源热泵对大气环境并非零排放.地源热泵系统对大气的排放量来源于其所耗电能在火电厂发电时所排放的污染物.故严谨的减排t计算=燃煤锅炉排放l—地源热泵耗电量的等值发电厂排放量。每年减排量为二氧化碳19科t
4结语
随着人们环保意识和节能意识的不断增强,在空调领域寻找清洁可再生能源正日益成为研究热点。地源热泵作为新型可再生能源.很好地满足了节能的需求.具有供能稳定可靠、不受燃料短缺和价格波动影响等特殊优势.并且具有非常明显的清洁环保性能减排效果显著。经过多年的实践,地源热泵在空调领域应用的技术可靠性、经济节能与环保性能已经在诸多工程中得到了验证,具有广阔的发展前景。
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