微型熱電聯(lián)產在游泳池項目中的應用研究（一）

　　游泳池最大的三項支出是：能源費用、人工工資和水費，其中能源支出，包括電費和天然氣燃料費用是最大的一項成本支出，特別是在冬季。在北京大多游泳池在冬季是難以贏利的，其主要原因是冬季的燃料費用支出的大幅度增加，有的游泳池冬季每月虧損高達萬元，甚至不得不關閉或暫停經營。造成這一問題的關鍵因素是沒有能合理利用能源，如果合理有效利用資源，實現(xiàn)能量梯級利用，溫度對口，采用熱電聯(lián)產技術，虧損可以大大減少。
　　所謂熱電聯(lián)產就是在能源利用中，將高品位的熱量轉換成為高價值的電能，再將發(fā)電后的余熱來滿足低品位能源的需求，例如加溫熱水。通常熱電聯(lián)產給人們的印象是大型的工業(yè)巨人，是一些大型熱電廠，隨著技術的進步，熱電設備越做越小，發(fā)電量從幾萬幾千千瓦，下降到幾百幾十千瓦，可以適用于各種各樣的終端用戶的需求。
　　游泳池的設計是多種多樣的，其尺寸、節(jié)能標準、客戶對象等均有所不同，對于電力、熱力的需求可能也不同，但是需要電力和熱力才能維持運營的基本特性是沒有區(qū)別的。我們可以根據(jù)各個游泳池不同的能量需求特性，針對性地采用新型熱電聯(lián)產和其他技術解決方案，以提高游泳池的經濟性。
　　游泳池不僅是一個用熱大戶，也是一個用電大戶。一般游泳池安裝了大量水泵、水過濾系統(tǒng)和照明等系統(tǒng)，需要較多的電力。往往游泳池不是一個獨立的經營單元，它是其他經營項目的一個功能性組成部分，對電力需求的范圍可能更大。而且，這些項目多屬于娛樂性商業(yè)場所，購電電價很高。所以，發(fā)展熱電聯(lián)產將必然具有明顯的經濟性。
　　法律法規(guī)基礎：
　　國家鼓勵發(fā)展熱電聯(lián)產，節(jié)約資源的法律和政策是非常明確的。
　　《中華人民共和國節(jié)約能源法》第三十九條：“國家鼓勵發(fā)展下列通用節(jié)能技術：（一）推廣熱電聯(lián)產、集中供熱，提高熱電機組的利用率，發(fā)展熱能梯級利用技術，熱、電、冷聯(lián)產技術和熱、電、煤氣三聯(lián)供技術，提高熱能綜合利用率；”
　　《國家發(fā)展計劃委員會、國家經濟貿易委員會、建設部、國家環(huán)境保護總局（計基礎）2000年1268號“關于發(fā)展熱電聯(lián)產的規(guī)定”》第十四條：“積極支持發(fā)展燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產。4、以小型燃氣發(fā)電機組和余熱鍋爐等設備組成的小型熱電聯(lián)產系統(tǒng)，適用于廠礦企業(yè)、寫字樓、賓館、商場、醫(yī)院、銀行、學校等較分散的公用建筑。它具有效率高、占地小、保護環(huán)境、減少供電線損和應急突發(fā)事件等綜合功能，在有條件的地區(qū)應逐步推廣�！�
　　需求分析研究：
　　游泳池對于熱量的需求分析是一個非常復雜的問題，游泳池的尺寸、節(jié)能實際水平、使用性質、季節(jié)溫度變化與日間溫度變化等因素，都對能源需求產生影響，為了技術應用的廣泛性，我們對以下四種方式進行熱電聯(lián)產適用性研究。
　　游泳池對熱能的需求有三種性質：1、池水加溫；2、淋浴水加溫；3、采暖。采暖受游泳池使用性質影響比較大，例如比賽性泳池有觀眾看臺，跳水型泳池高度較大，而且這兩類泳池使用周期性特征明顯，所以我們對采暖不做分析。本項目研究的重點是池水和淋浴用水加溫。
　　池水加溫需求
　　
　　類型單位標準泳池淺水泳池小型泳池賓館泳池泳池長度M50502515泳池寬度M25251510淺端深度M1.51.31.31.1深端深度M2.11.61.51.3池水容量m32,2501,813525180水質量kg2,250,0081,812,507525,002180,00126-28℃焓差值kJ/kg8.728.728.728.72熱值kJ19,620,07315,805,0584,578,0171,569,606kWh5,450.024,390.291,271.67436.000.5℃每小時補損kWh1,362.511,097.57317.92109.000.25℃每小時補損kWh681.25548.79158.9654.500.1℃每小時補損kWh272.50219.5163.5821.80
　　游泳池的熱量損耗主要受補水量、季節(jié)性和日間的環(huán)境溫度變化影響，目前一般的游泳池都是循環(huán)用水，排放污水帶走的熱量是有有限的。北京某游泳池有一個標準池和一個小型池，安置3臺0.7MW小型燃氣鍋爐，實際上在冬季大多時間只要一臺鍋爐運行即可。上述四種游泳池，在正常情況下，如果節(jié)能措施得力，北京冬季每小時補充溫度損失不會超過0.25℃，夏季常年平均溫度損失降低到0.1℃。根據(jù)概率分析方法，前兩種泳池平均需求值450kW，后兩種在平均需求值90kW。
　　
　　北京地區(qū)平均溫度變化
　　
　　北京1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月日間平均溫度14112127313130262093夜間平均溫度-10-8-1713152120146-2-8月平均溫度-4.5-25142023262520133.5-2.5
　　上海地區(qū)平均溫度變化
　　
　　上海1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月日間平均溫度8813192528323228231712夜間平均溫度1141015192323191472月平均溫度4.54.58.514.52023.527.527.523.518.5127
　　淋浴用水的加溫，是游泳池另一能源支出大項，而且基本沒有回收。如果以外部給水溫度10℃計算，加溫到45℃，每公升需要125.46W。
　　
　　焓差計算
　　
　　溫度單位熱值10℃kJ/kg41.9945℃kJ/kg167.45焓值kJ/kg125.46
　　淋浴水加溫
　　
　　類型單位標準泳池淺水泳池小型泳池賓館泳池平均顧客流量人5050251550℃平均淋浴用水量kg25252525總淋浴用水量kg1,2501,25062537510-45℃焓差值kJ/kg125.46125.46125.46125.46淋浴水熱值需求kJ156,825156,82578,41347,048kWh43.5643.5621.7813.07
　　人流量按每小時每泳道5人考慮，每人每次淋浴平均使用25公升熱水，水溫不做調節(jié)，溫度設定在45℃，標準池和淺池需要44kW，小型池22kW，賓館泳池連加溫帶淋浴35-65kW之間。
　　利用時間：
　　對于經營性游泳池而言，提高設施利用率是增加贏利的重要手段之一，目前的游泳池利用時間不斷延長，北京的一些游泳池甚至從早上6:30開館，一直延續(xù)到晚上9:30，每天開放時間多達15小時，設備利用率63%。但也有游泳池開放時間比較短，以下是一個典型游泳池的開發(fā)時間。
　　
　　北京某泳池開發(fā)時間表（小時）
　　
　　開館時間閉館時間開發(fā)時間清潔準備合計星期一12:3021:309110星期二9:3021:3012113星期三9:3021:3012113星期四9:3021:3012113星期五9:3021:3012113星期六9:3021:3012113星期日9:3021:3012113總計88
　　根據(jù)這個游泳池的時間表，每周設備運行時間88小時，一年52個星期，全年運行4576小時，利用率52%。本研究將根據(jù)這一指標分析。
　　設備選擇：
　　根據(jù)以上對需求的分析，從滿足基本熱量需求的角度分析，有兩種設備是適用的。英國寶曼動力公司的TG80微型燃氣輪機熱電聯(lián)產機組和美國STM動力公司4-120性外燃機熱電聯(lián)產機組。
　　1、英國寶曼動力公司的TG80微型燃氣輪機熱電聯(lián)產機組：
　　TG80微型燃氣輪機是英國寶曼動力公司專門為適合各種用戶需求而設計的微型燃氣輪機，最大的特點是供熱量和電力輸出可以自動調節(jié)，采用無人職守化的智能自動控制技術，并可以與電網同步供電，自動追蹤電網的頻率，確保供電安全。
　　這種非常小的高速燃氣輪機是采用了簡單的徑向設計原理，與大型的工業(yè)用燃機更加復雜的軸向設計相比，在概念上更加接近低成本的渦輪增加器，通常是源自于航空發(fā)動機。運行時的恒溫排除了需要使用高成本的尖端材料，當大批量生產時，這種簡便的設計便可降低成本。與往復式燃機相比，這種燃機維修成本更低，振動更小，排放更低，結構更緊湊，應用更加范圍廣泛。
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　體積小，重量輕，隨處可放。一臺寶曼TG80型微型燃氣輪機熱電聯(lián)產裝置，發(fā)電出力80kW，發(fā)電效率28%，供熱能力在150-420kW之間任意調節(jié)，該設備可以單臺運行，也可以多臺并行，基本滿足各種游泳池的熱水、采暖供應需要以及變化。設備可以直接插在380V三相交流電插座上并入用戶電網運行。
　　
　　BowmanTG80性能
　　
　　發(fā)電輸出功率kW80效率%28供熱功率kW150-420燃料消耗量kW308-567功率輸出總量kW230-500天然氣耗量M331.76-58.56熱電總效率%75-89轉速Rpm68000尺寸（長/寬/高）cm201/76/107大修周期hrs30000設備壽命年/Hrs20/90000氮氧化物ppm25噪音分貝75
　　
　　
　　安裝在英國一體育中心的TG80
　　
　　
　　
　　
　　

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