节能减排调研报告.docx
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节能减排调研报告
`洛阳市各高校浴室能耗调研报告
一、引言
随着人们对生态环境的越来越多的关注，低碳生活成为一种时尚。
我国经济也处于向低碳经济的转型期，节能减排也被越来越多的地区和人们提上议事日程。
改革开放以来，我国经济突飞猛进地发展，一栋栋高楼大厦拔地而起，但是为此我们付出了巨大的资源和环境代价，经济发展与资源矛盾日趋尖锐。
这种状况与经济结构不合理、增长方式粗放直接相关。
不加快调整经济结构、转变增长方式，资源支撑不住，环境容纳不下，社会承受不起，经济发展难以为继。
只有坚持经济发展、清洁发展、安全发展，才能实现经济又好又快发展。
同时，温室气体的排放引起全球气候的变暖，备受国际社会广泛关注。
进一步加强节能减排工作，也是应对全球气候变化的迫切需要。
“节能减排”出自于我国“十一五”规划纲要，其含义就是节约能源、降低能源消耗、减少污染物排放。
《中环人民共和国节约能源法》所称节约能源是指加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，从能源生产到消费的各个环节，降低消耗、减小损失和污染物排放、制止浪费，有效、合理地利用能源。
我国快速增长的能源消耗和过高的石油对外依存度促使政府在2006年年初提出：
希望到2010年，单位GDP能耗比2005年降低两成、主要污染物排放减少一成。
这两个指标结合在一起，就是我们所说的“节能减排”。
同时这也是贯彻落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的重大举措；是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择；是推进经济结构调整，转变增长方式的必由之路；是维护中华民族长远利益的必然要求。
据悉，截止到2009年底，各地区“十一五”减排目标已经基本实现，但是节能减排却是我们长久坚持、不可松懈的任务。
要做到节能减排，就要从小事做起，人人动起手来，例如节约电能、节约水资源、节约用纸、减少废气排放、垃圾分类处理等，只有从每一点抓起，才能创建美好的家园。
我们此次走访了洛阳市各高校关于公共浴室能耗的调查，也是为践行“节能减排”的一项重要举措。
众所周知，浴室的主要热源为锅炉，例如洛阳师范学院；也有来自市政供热管网，例如河科大、洛阳理工。
它们都是以消耗大量能源为代价换取一定的利益。
锅炉分为燃气锅炉、燃油锅炉，和燃煤锅炉。
目前各企业厂矿大部分使用的是燃煤锅炉，煤属于非再生能源且储量有限，易造成烟尘、酸雨、温室效应等，对环境影响尤为严重。
高校公共浴室热水使用具有用水量大、使用时间集中的特点。
从规范设计要求以及人们的洗浴习惯角度，洗浴热水温度一般较高，使用后含有相当高热量的废水被排进排水管道。
据我们测量，洛阳的三所高校废水排出温度一般为32℃左右，如果能够对这部分废水余热进行回收并加以利用，就能起到很可观的经济效益，就像下面计算可得利用污水源热泵机组cop可达到6.63，即投入1KW的电能，便可获得6.63KW的电能，这就大大的节约了能源。
同时从热泵机组出来的废水也可利用中水回收技术加以利用，例如冲刷厕所、绿化灌溉。
利用热泵技术取出热量进行循环使用，这样不仅能够节约高校浴室运行费用，而且可以减少燃料燃烧气体的排放量，有利于环保。
通过此次调研，我们收集了大量数据，包括各高校浴室热源形式、供水量需水量及其温度、收费方式、收支情况等。
并对这些数据进行了能耗计算，得出废水余热及其折算标煤，其中洛阳理工日需热水热量6.72×109J折合标煤229.58kg，洛阳师范4.2×109J折合标煤143.49kg，河科大开元校区3.78×109J折合标煤130.14kg，河科大景华校区1.008×109J折合标煤34.43kg，河科大周山校区1.386×109J折合标煤47.35kg。
从这些数据可以清晰的看出各高校浴室是能耗大户。
经我们调研小组认真思考，攻克难关，并设计了几种可行性方案，其原理论证及图示见正文。
设计方案所给出的浴室热泵，具有高效节能、节水、环保、无污染等优点，不仅节约了各高校浴室运行费用，而且满足了建设资源节约型、环境友好型社会的必然要求。
我们希望通过此次调研报告，能够提出一个低能耗，低污染的浴室可行性方案，同时也将节能减排的理念推广，让社会的每一成员为我们的可持续发展战略作出最大的贡献。
二、浴室能耗数据的统计
1、热源形式
现阶段主要的热源形式有：
燃油、燃煤、燃气、电加热、市政热网等。
下表1为我们调查的各高校浴室热源形式。
表1
洛阳师范
洛阳理工
河南科技大学（西苑、景华、周山、开元）
热源形式
燃煤锅炉
市政热网
温度
120℃蒸气
80℃热水
2、供水量需水量及其温度
冬季
夏季
日均人流量（人）
日均供水量（吨）
日均需水量（吨）
供水温度（℃）
排水温度（℃）
日均人流量（人）
日均供水量（吨）
日均需水量（吨）
供水温度（℃）
排水温度（℃）
河科大
周山
100
10
30
80
43～44
100
10
30
80
41～42
开元
1000
40
90
85
42～43
900
40
90
85
40
景华
100
8
20
80
42～43
100
8
20
80
41～43
洛阳理工
3000
80
160
80
44
2000
80
160
80
41
洛阳师范
1000
—
100
120
42
600
—
100
120
38～39
3、收费方式
⑴河南科技大学的四个校区及洛阳理工按流量计费，收费形式刷卡。
河科大0.15元∕min、洛阳理工0.22元∕min。
⑵洛阳师范收费按人次计费，每人次3元。
4、员工费用、维修费等其他开支
河科大开元校区：
4个正式员工、2个小时工。
二者合计一月11000元
主要维修部件是电磁阀，浴室不需交租金。
河科大周山校区：
1个正式员工、2个小时工。
二者合计一月4000元。
主要维修部件电磁阀、喷头、水箱。
浴室不需交租金。
河科大景华校区：
1个正式员工、2个小时工。
二者合计一月4000元。
主要维修部件电磁阀、喷头、水箱。
浴室不需交租金。
洛阳理工：
6个工作人员。
一月合计9000元。
主要维修部件水泵、水龙头、电子卡。
浴室不需交租金。
洛阳师范：
5个工作人员。
一月合计6000元。
主要维修部件是电磁阀，浴室不需交租金。
5、收支情况
以开元校区为计算示例：
员工工资m：
11000元∕月
维修费n：
100元∕月
水费a=（日用热水量×热水单价+日用冷水量×冷水单价）×月浴室开放天数
=（40×20+50×2.55）×20=18550元
电费b=月用电量×电价
=100×0.55=55元
冬季收入f=（冬季日洗澡人数×平均一人洗澡花费）×月浴室开放天数
=（1000×1.8）×20=36000元
冬季盈利额L=f-m-n-a-b=36000-11000-100-18550-55=6295元
夏季收入f=（夏季日洗澡人数×平均一人洗澡花费）×月浴室开放天数
=（900×1.8）×20=32400元
夏季盈利额L=f-m-n-a-b=32400-11000-100-18550-55=2695元
以下表为各校区收支详细表：
员工
工资（元）
维修
费
（元）
水费（元）
电费（元）
收入（元）
盈利额（元）
冬季
夏季
冬季
夏季
周山校区
4000
100
5020
55
3600
3600
-5575
-5575
景华校区
4000
100
3812
55
3600
3600
-4367
-4367
开元校区
11000
100
18550
55
36000
32400
6259
2695
洛阳理工
9000
300
40160
400
138000
92000
88140
42140
洛阳师范
6000
100
72000
450
72000
43200
-6550
-35350
6、能耗计算
以开元校区为计算示例：
日耗水量m=90t；
水的定压比热容Cp=4.187KJ/Kg·℃
温差△t=42-15=27℃
生成的热量Q=Cpm△t=4.187×103×90×103×27=10.1736×109J
标煤的折算当量B=29.27MJ∕kg
折算成标煤量M=Q∕B=347.571kg
同开元校区其他校区上述量的计算结果如下：
温差（℃）
耗水量（t）
生成热量（J）
折算标煤（kg）
周山校区
28
30
3.8669×109
132.216
景华校区
27
20
2.7135×109
92.718
开元校区
27
90
10.1736×109
347.57
洛阳理工
29
160
19.43×109
663.81
洛阳师范
27
100
11.3049×109
386.235
三、各高校浴室所存在的能耗现象
1、用过的带有余热的废水直接排到下水道。
像开元校区大约15000人左右，一天洗澡人数就有1000人、几乎占了6.67％，日用水量高达90t、而利用过的废水基本上就是直接排放，造成很大的资源浪费。
如若能将这部分能量利用上，将会有很大的经济价值，就像利用污水源热泵cop能达到6.63，也就是说投入1KW的电能，便可获得6.63KW的电能，一年能节约几万资金。
2、未用完的热水到第二天变成廉价的冷水。
由于每天洗澡的人数存在波动，为了满足学生的需求，学校不得不采用最大需求量作为设计供水量。
这就造成一部分热水不能被利用，再加上学校没有较好的保温设施，到第二天热水温度将会有很多程度的降低，从而使这部分的热量浪费掉了。
3、多数院校缺少节水规划，造成节水工作的目的性和指导性不强。
实际用水过程中监管控制力度不够，造成了很多不必要热水和热能的浪费。
例如很多时候没用完的热水第二天就直接当做废水排掉；很多学生洗澡时在没用时的时候也开着水龙头。
四、高校已有的节能措施
1、利用智能卡代替以前的脚踏板式喷头。
学生洗澡一般需要20分钟，基本用水量为150升，采用节水控制器后，由于提供了动态显示功能，大大提高了学生的节水自觉性，实际用水时间减少到10分钟以内，因此用水量可以达到以前的50%即可节水75升。
由于用水量减少一半，为此所付出的燃料，管理等保障费用也会成比例减少，以一个万人学校统计，预计每年节省费用50万元左右。
2、洛阳师范在燃煤式锅炉中采用了省煤器，省煤器是布置在锅炉尾部烟道内，利用排烟的余热来提高给水温度的热交换器。
从材料分有铸铁式、钢管式。
从结构分有可分式、不可分式。
从工作状况分有非沸腾式和沸腾式。
它们的作用是提高给水温度，减少排烟热损失，提高锅炉热效率。
一般来说，省煤器出口水温每升高一摄氏度，锅炉排烟温度平均降低二至三摄氏度，每升高给水温度六至七摄氏度，省煤百分之一，一般加装省煤器的锅炉，可节约煤百分之五至百分之十。
3、部分高校已利用中水回收技术，把浴室的废水通过设备的处理变成可利用的再生水，产生的再生水可以冲厕所、灌溉等等作用。
五、本作品设计节能方案
方案一：
有换热地污水源热泵
①原理图：
②工作原理：
洗完澡后的32℃废水经过污水处理器处理后，到达热泵机组时水温大约为31℃，经过热泵到达换热器之后温度大约为26℃，在换热器里与进浴池15℃自来水进行热交换，经换热后的22℃自来水作为热泵机组的冷却水进口温度，通过热泵机组工作将自来水加热到浴池所需温度45℃。
③设计计算（以开元校区为例）：
a．确定冷凝温度和蒸发温度：
由t0，out-t0=2~3℃冷却水进出口温差取5℃得蒸发温度t0=24℃
由冷却水出口温度为45℃，则可取冷暖温度为50℃
b．绘制压焓图写出各状态点参数（选取R717为制冷剂）：
状态点
温度（℃）
压力（Mpa）
焓（kJ∕kg）
1
24
0.968154
1482.72
2
50
2.02612
1640
3
50
2.02612
439.86
4
24
0.968154
439.86
则制冷量q0=h1-h4=1482.72-439.86=1042.86kJ∕kg；
压缩机耗功w0=h2-h1=1640-1482.72=157.28kJ∕kg；
制冷系数ε=q0/w0=6.63那么可得供热系数µ=ε+1=7.63。
c．以开元校区为例计算所需电量：
开元校区日需水量90t，浴室营业时间14:
00-20:
00
计算的管道流量G=90×103∕（3600×6）=4.17kg∕s
浴室所需的热量Q=GC△t=4.17×4.187×（45-22）=401.58kw
那么提供这么多热量压缩机功率W=Q∕µ=401.58∕7.63=52.63kw
所需电能P=Wt=52.63kw×6h=315.79kw.h
转化为标煤量M=P×b=315.79×0.197=62.21kg（b为电能转化标煤系数，b=0.197kg∕（kw.h））
方案二：
污水源热泵
①原理图：
②工作原理：
洗完澡的32℃水废水，到达蒸发器前温度降为31℃。
31℃水作为热泵机组的冷冻水进口温度，15℃自来水作为为热泵机组的冷却水进口水温。
选用R717作为热泵机组的制冷剂，通过通过热泵机组工作将自来水加热到浴池所需温度45℃。
③设计计算（以开元校区为例）：
a．确定冷凝温度和蒸发温度：
由t0，out-t0=2~3℃、冷却水进出口温差取5℃
得蒸发温度t0=24℃
由冷却水出口温度为45℃，则可取冷暖温度为50℃
b．绘制压焓图写出各状态点参数（选取R717为制冷剂）：
状态点
温度（℃）
压力（Mpa）
焓（kJ∕kg）
1
24
0.968154
1482.72
2
50
2.02612
1640
3
50
2.02612
439.86
4
24
0.968154
439.86
则制冷量q0=h1-h4=1482.72-439.86=1042.86kJ∕kg；
压缩机耗功w0=h2-h1=1640-1482.72=157.28kJ∕kg；
制冷系数ε=q0/w0=6.63那么可得供热系数µ=ε+1=7.63。
c．以开元校区为例计算所需电量：
开元校区日需水量90t，浴室营业时间14:
00-20:
00
计算的管道流量G=90×103∕（3600×6）=4.17kg∕s
浴室所需的热量Q=GC△t=4.17×4.187×（45-15）=523.8kw
那么提供这么多热量压缩机功率W=Q∕µ=523.8∕7.63=68.6kw
所需电能P=Wt=68.6kw×6h=411.6kw.h
转化为标煤量M=P×b=411.6×0.197=81.09kg（b为电能转化标煤系数，b=0.197kg∕（kw.h））
方案三：
地源热泵
①原理图：
②工作原理：
15℃地下水作为热泵机组的冷冻水进口水温，15℃自来水作为为热泵机组的冷却水进口水温。
选用R717作为热泵机组的制冷剂，通过通过热泵机组工作将自来水加热到浴池所需温度45℃。
③设计计算（以开元校区为例）：
a．确定冷凝温度和蒸发温度：
由t0，out-t0=2~3℃冷却水进出口温差取5℃得蒸发温度t0=8℃
由冷却水出口温度为45℃，则可取冷暖温度为50℃
b．绘制压焓图写出各状态点参数（选取R717为制冷剂）：
状态点
温度（℃）
压力（Mpa）
焓（kJ∕kg）
1
8
0.571
1470.14
2
50
2.02612
1780
3
50
2.02612
439.86
4
8
0.571
439.86
则制冷量q0=h1-h4=1470.14-439.86=1030.28kJ∕kg；
压缩机耗功w0=h2-h1=1780-1470.14=309.86kJ∕kg；
制冷系数ε=q0/w0=3.32那么可得供热系数µ=ε+1=4.32。
c．以开元校区为例计算所需电量：
开元校区日需水量90t，浴室营业时间14:
00-20:
00
计算的管道流量G=90×103∕（3600×6）=4.17kg∕s
浴室所需的热量Q=GC△t=4.17×4.187×（45-15）=523.8kw
那么提供这么多热量压缩机功率W=Q∕µ=523.8∕4.32=121.25kw
所需电能P=Wt=121.25kw×6h=727.5kw.h
转化为标煤量M=P×b=727.5×0.197=143.3175kg（b为电能转化标煤系数，b=0.197kg∕（kw.h））
方案四：
空气源热泵
①原理图：
②工作原理：
-7℃（洛阳市冬季计算温度-7℃）的空气作为热泵机组的冷冻水进口水温，15℃自来水作为为热泵机组的冷却水进口水温。
选用R717作为热泵机组的制冷剂，通过通过热泵机组工作将自来水加热到浴池所需温度45℃。
③设计计算（以开元校区为例）：
a．确定冷凝温度和蒸发温度：
由t0，out-t0=6~8℃冷却水进出口温差取10℃得蒸发温度t0=-24℃
由冷却水出口温度为45℃，则可取冷暖温度为50℃
b．绘制压焓图写出各状态点参数（选取R717为制冷剂）：
状态点
温度（℃）
压力（Mpa）
焓（kJ∕kg）
1
-24
0.15755
1431.87
2
50
2.02612
1850
3
50
2.02612
439.86
4
-24
0.15755
439.86
则制冷量q0=h1-h4=1431.87-439.86=992.01kJ∕kg；
压缩机耗功w0=h2-h1=1850-1431.87=418.13kJ∕kg；
制冷系数ε=q0/w0=2.37那么可得供热系数µ=ε+1=3.37。
c．以开元校区为例计算所需电量：
开元校区日需水量90t，浴室营业时间14:
00-20:
00
计算的管道流量G=90×103∕（3600×6）=4.17kg∕s
浴室所需的热量Q=GC△t=4.17×4.187×（45-15）=523.8kw
那么提供这么多热量压缩机功率W=Q∕µ=523.8∕3.37=155.4kw
所需电能P=Wt=155.4kw×6h=932.6kw.h
转化为标煤量M=P×b=932.6×0.197=183.7kg（b为电能转化标煤系数，b=0.197kg∕（kw.h））
对上述方案的可行性分析：
比较转化的标煤量可知，作品所给出的污水源热泵最节能。
污水源热泵就是一种以浴室热水为低温热源的热源热泵。
其具有以下显著优点：
（1）高效节能：
以洗浴后的废水作为能源，一年四季不受温度的影响，由于是吸收水中的热能，大大减少了热量的浪费，所以工作稳定，机组的COP（即能效化）值可达6.63，远高于传统制热，即投入1KW的电能，便可获得6.63KW的电能。
（2）节水：
以洗浴废水为源体，吸收其中的热量，从而达到为浴室提供洗浴热水的目的，既不消耗资源，又不污染水资源。
（3）环保无污染：
系统通过吸收洗浴废水中的热量来制取热水，故与传统型的煤、油、气等燃烧加热制取热水方式相比，无任何燃烧废气及废渣，是一种低能耗的环保产品，具有良好的社会效益，是一种可持续发展的环保型产品。
（4）寿命长、维护费用低：
系统一年四季全天候运行性能稳定，不受夜晚、阴天、下雨及下雪等恶劣天气的影响，使用寿命长达15年以上，平时基本不需维护，维护费用低。
（5）安装控制方便：
机组可以安装在室外，如在屋顶、地面等露天放置。
可以实现远程监控，占地面积小、安装简便，只要实现与原水系统连接即可，无需另设设备机房。
系统全自动控制，可实现无人操作。
总而言之，系统简单，节能、节水、环保、易安装，占地少，维护费用低，运行稳定，项目可行性大。
五、对高校加强节能减排工作方面的建议
1、制定可行的校园节水规划，并将节能减排作为一个长期目标。
2、提高管理人员的节能、节水意识，提高管理人员在监控和管理方面的能力。
3、加快推进节水、节能设施建设，加快再生水和循环水的利用步伐。
4、提高学生的节水、节能意识，让每个学生都能身体力行的做到节能减排。
六、调查资料
见附页
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