秦皇岛开发区数据产业园.docx

1、秦皇岛开发区数据产业园秦皇岛开发区数据产业园供热方式研究中冶京诚（秦皇岛）工程技术2020-5-11课题参加人员热力给排水工程技术所所长：李来壮 高级工程师课题负责人：周占林 高级工程师课题组成员：霍 焰 工程师张 淼 工程师王 钊岳玲玲： 陈旋顺 张 祥 1、秦皇岛开发区大体情形11 秦皇岛开发区大体情形秦皇岛经济技术开发区，位于秦皇岛市海港组团西部，是于1984年10月经国务院批准设立的首批国家级沿海经济技术开发区。分东区两区，计划面积平方千米，已开发面积19平方千米。秦皇岛开发区数据产业园位于海港组团西部深河片区，重点进展现代制造业和以科研中心、软件中心、现代效劳业外包业为代表的高附加值

2、效劳业。区内计划建筑物有工业建筑、公共建筑、住宅建筑。、区域基础设施配套条件开发区通过15年的建设，周边基础设施十分完备，具有220kv变电站两处、110kv变电站2处，水厂、污水处置厂、供热中心、天然气门站、消防支队各一处，数据园区不需要另外配置水厂、污水处置厂、供热中心、天然气门站、消防队。市政设施能够直接接入开发区市政管网。110kv变电站依照数据产业的特点另行计划。 供热气象参数依照河北省居住建筑节能设计标准DB13（J）63-2007室外气象数据，采暖天数为： 135天，采暖期日平均气温为： -2.4。历年极端最低温度为： -21.5，历年平均最低温度为： -18.2。采暖设计室外温

3、度为： -11。采暖期度日数为： 2754.d。最大负荷小时数： 2279h。依照计算统计，数据产业园总热负荷为 。采暖热负荷预测：序号供热项目热负荷指标（W/m2）建筑面积（万m2）热负荷（MW）1住宅用地252商业金融业用地253文化娱乐用地364教育科研设计用地255工业用地25合计注：工业热负荷为工业建筑采暖热负荷。3、供热资源状况及其利用目前秦皇岛开发区数据产业园建筑采暖用能源资源状况有： 已计划并建成的燃煤集中供热锅炉房； 已计划配套建设的天然气管道； 已计划配套建设的供电设施； 可利用的地源热泵资源； 可利用的风冷热泵资源； 可利用的太阳能资源； 可利用的风力发电资源； 能源种类

4、3.1.1 生物质能源煤、气、油秦皇岛开发区数据产业园有煤、天然气、油等生物质能源可利用，秦皇岛是我国能源输出大港，交通发达，建有大秦运煤铁路专用线，石油外运管线及码头，天然气管道也已接入秦皇岛开发区。且冀东地域燃煤资源也比较丰硕。近几年来，石油价钱的持续上升，引发相关能源价钱的普遍上涨，但比较而言，石油价钱存在较大的价钱/本钱不确信性和供给的风险，且本钱较高，以然烧轻质柴油锅炉房为例。仅从目前燃料价钱比较，燃油锅炉房供热本钱为燃煤锅炉房供热本钱的 x=(10400/10400*/ (10400/4500*=8/=倍，故以燃油为集中供热热源的可行性已不存在，后面章节也不作进一步经济比较。燃气锅

5、炉房供热本钱为燃煤锅炉房供热本钱的 x=(9800/9800*/ (9800/4500*=倍，故以燃气为集中供热热源的可行性亦不存在。后面章节也不作进一步经济比较。3.1.2 太阳能秦皇岛位于华北北部，属寒寒气候条件。大气透明度好，日照时刻长。太阳能热水器属绿色环保能源，本地域普遍的用于制取生活热水。由于采暖热负荷较大，且持续用热，用太阳能制取采暖热水除应知足白天采热负荷外，还需贮存夜间采暖热负荷热量。按采暖热指标 25 W/m2计算，每平米建筑面积全天采暖热负荷为 600 W。按每平米太阳能热水器全天可吸收热量3000 W计算，占地1.2 m2计算。工程实例证明，多数工程都不能知足布置太阳能

6、热水器所需的场地面积，且受阴雨天气阻碍。故太阳能热水器采暖不适用于大面积集中采暖系统，只能作为一种辅助方法与其它供暖方式联合应用。另外一种利用太阳能采暖的方式为太阳房方式。利用太阳辐射转化的热能采暖的建筑称为太阳房，它是通过建筑朝向、内部空间和外部形体的巧妙处置、周围环境的合理布置、和建筑材料和构造的恰被选择，使其在冬季能集取、蓄存和分派太阳能的一种建筑。南向玻璃窗是利用太阳能采暖的一个大体部件，单层玻璃窗加夜间保温帘是一种最简单而有效的太阳能采暖部件。一样来讲，在日照充沛地域，关于南北向衡宇，白天南向房间利用足够的窗面积集热，能够使室内达到取暖温度，关于北向房间或南向房间的夜间取暖，那么需除

7、窗以外设置墙式集热器，搜集太阳能将其蓄存于水箱或直接用泵打入室内的混凝土地板中的水盘管内，提供夜间采暖；或考虑用其他节能方式提供补充热源，如空气源热泵。这种形式称之为主被动结合式太阳房。太阳房方式采暖国内外均有工程实例，但由于建筑结构特殊，工程造价较高，尚未被社会普遍同意，但随着能源不断欠缺，价钱不断增加，研究的不断深切，太阳房方式采暖将慢慢被社会所同意。3.1.3风能风能是清洁的再生能源，应大力进展应用，但秦皇岛北面环山，没有稳固的风能可供利用。冬季主导风向风速 3.2 m/s，且频率仅占 22%，风能资源不丰硕，在供热的各类能源供热方案中，风电供热没有优势，不适合城市内应用。3.1.4电热

8、热源电热热源有电热水锅炉供热方式、电散热器供热方式、电热膜供热方式。电驱动热泵供热方式也属于电供暖的一种类型，是间接电热热源供热的一种形式。 直接用电供热的方式的结尾效率比较高大于 97%，但综合效率比较低，因为热电厂的热效率比较低，仅 30%左右。电属于高质量能源，公共建筑节能设计标准(GB50189-2005)5.4.2条规定“除负荷为以下情形之一外，不得采纳电热锅炉、电热水器作为直接采暖和空气调剂系统的热源：”。在相同的条件下，电锅炉供热的费用是燃煤锅炉的 x=(980/980*/ (980/4500*=倍。直接因此以电热热源为集中供热热源的可行性亦不存在。后面章节也不作进一步经济比较。

9、 热泵供热系统是间接电热热源供热的一种形式，制热工质在电驱动下，通过热力循环，吸收空气、水源或土壤热量，制备热水或冷冻水，用于供热或空调。热泵供热依据热源的来源不同，可分为空气源热泵、水源热泵和地源热泵。在电供热系统中，热泵供热具有最高的能效。燃煤集中供热3.2.1 集中供热概况集中供热系统指的是在一个集中的场所供热，然后把热能分派到周边地域，知足建筑物采暖需求。集中供热热量要紧来源于热电厂和采暖锅炉等专用设施。与分散锅炉相较，集中供热厂的效率更高，污染操纵更好。热电联产确实是利用发电厂同时生产电能与热能。常规电厂把发电的副产品热能通过冷却塔以烟气或其它方式排放到环境当中。热电厂能够将副产品热

10、能搜集起来，用于民用或工业供热用途。采暖锅炉产生热能，通过热水的方式供区域采暖利用。与生产热能作为发电副产品的热电联产机组不同，采暖锅炉只能够用于生产热能。3.2.2供热本钱热电联产总生产本钱最高为元/平方米，最低为元/平方米，平均本钱为元/平方米。采暖锅炉总生产本钱最高为元/平方米，最低为元/平方米，平均为元/平方米。3.2.3集中供热技术大型集中供热管网传热系统包括一级输热与二级配热。若是系统超级大，某些输热管网就能够够组成一部份一级配热管网。输热管网由采暖锅炉房的主管道组成。一样，输热管通过各级分站，慢慢输热到一级配热管网。随机决定输热管网终止与配热管网开始的地址。一样集中供热管网由供热

11、钢管与回水钢管组成，进行热水循环，钢管外加聚氨酯保温后，能够直埋在地下一级配热管网向小区热力站供热。一级输热管网与一级配热管网组成一级管网。依照我市供热情形，大型一级配热管网一样技术条件功能完善，而且集中供热管网的运行和保护效率更高，组织更好。小区热力站管道连接许多建筑，组成二级配热管网。小区热力站设备能够设计为带换热器的独立小区热力站与不带换热器的从属小区热力站。3.2.4集中供热效率燃煤锅炉房的效率相对较低，保护良好的锅炉才能达到65%的效率。3.2.5集中供热的投资3.2.5.1 管网投资预算（见表1）表1 管网热力站投预算一级管网300RMB/Kw热交换站125 RMB/Kw二级管网3

12、75 RMB/Kw管网投资水平估量为800元/Kw。3.2.5.2锅炉房投资（见表2）表2 燃煤锅炉投资预算（参考例如）名称锅炉房容量（MW）投资（万元）万元/MW万元/1t/h某1#锅炉房42912720109某2#锅炉房329100201153.2.6 供热热源3.2.6.1热源热源采纳开发区供热中心，提供供热和蒸汽。通过龙海路和102国道市政管道输到数据中心。假设数据园区单独建设供热锅炉房，要紧设备选型如下：锅炉： DHL29-13/130/70-A11，出力：29MW，4台。 鼓风机：G4-73-11 No 14D 风量 74600m3/h，风压 2757Pa，4台。N=30/台引风机

13、：Y4-73-11No 18D 风量109000m3/h，风压 2659Pa，4台。N=75 kw /台除尘器 处置风量：110000 m3/h，4台。脱硫脱硝装置 主循环泵 14sh-9A 5台：四用一备补水定压泵 IS80-50-200A 2台：一用一备30kw3.2.6.2 供热管网管网采纳间接连接方式，一次网与二次网之间设热互换站，一次网供水温度120/70，二次网85/60。管网采纳冷安装无补偿直埋敷设方式，直埋敷设热水管道采纳钢管、保温层、外护管紧密结合一体的预制管。管路上设置分段阀、分枝阀，管高处设排气阀，低处设排水阀。管道管径大于300mm采纳螺旋缝焊接钢管。管顶覆土不小于1米

14、。3.2.6.3 换热站计划换热站9座，要紧效劳于居住区。新建换热站规模操纵在4-10MW，占地面积约为200平方米。3.2.6.4 经济性分析 投资估算估算集中供热设施的投资。该投资不包括热用户内的供热设施投资。经初步测算，秦皇岛市人工费24000元/人年，设备材料费参照北京。A：热源静态投资：110万元/MW=万元B：管网、热力站静态投资：一次管网：300元/KW112510=万元热互换站：125元/KW112510=万元二次管网：375元/KW112510=万元热源及管网总投资：万元C：户内散热器投资，采纳一般铸铁散热器，户内系统设备及安装费按本地域的38元/。单位建筑面积投资：元/。总

15、投资热源一次管网热交换站二次管网户内散热器元/元/元/元/元/30元/热源、管网及用户总投资：元/万=34886万元 运行本钱分析计算参数：热指标：25 w/度日数：2754.d最大负荷小时数：2279h。煤热值：17640KJ /kg价钱：煤炭：730元/t电：元/kwh水：3元/t人工工资：24000元/人年大修费：折旧40%维修费：固定资产2%锅炉年平均效率：65%折旧年限：20年固定资产：总投资3488695%=33142万元 年运行费用（见表8）全年运行费用万元，其中燃煤费约占%，煤价是阻碍年运行费用的要紧灵敏因素。表8 运行费用汇总表序号项目年用量年费用（万元/年）比例（%）1燃煤

16、费876002耗电费98452503耗水费941884折旧费33142/205大修费33142/6维修费7人工费26人8管理费331429合计100 供热价钱年供热量22791000=0 kwh=923078 GJ单位建筑面积供热量923078 GJ/= GJ/a0/=a 供热本钱估算10000=元/923078GJ10000 =元/GJ 热泵供热3.3.1 大体原理在电驱动下的热力循环，通过吸收空气、水源或土壤热量，制备热水或冷冻水，用于供热或空调，该机组称为热泵。由于热源的来源不同，可分为空气热泵、水源热泵和地源热泵。在电供热系统中，热泵供热具有最高的能效。热泵能够使热量由低温向高温传递。

17、热泵制热系数也称COP，它是指热量传递进程中热泵所取得的高温热量与所花费的紧缩机输入功的比值。若是COP为3，就意味着热泵每耗去1份电能的同时从空气中吸取了2份的热量，从而提供了共计3份的热量。也就说热量中的2/3是免费的空气、水、土壤里的热能，只有1/3左右是付费的电能，可见热泵是一种高效节能装置。3.3.2 空气源热泵空气源热泵的优势是以处处存在的环境空气为冷、热源，应用十分方便。它的缺点是出力正好与室外温度下降时需求量的上升呈反比，在环境空气温度为0时，需要除霜，在冬季较为潮湿的地域，这种性能上的缺点更为明显。传统的空气源热泵采暖系统是以风机盘管为散热结尾，当室外温度低于-5时，制热能力

18、和制热效率（COP）会有明显的下降，因此这种系统一样用于长江流域，在严寒地域只在过渡季节利用，不能在整个冬季稳固供暖。2001年以后，由于石油价钱逐年爬升，也间接促使煤炭、天然气、电力价钱的上涨。关于具有节能特性的热泵的研究也在迅速升温，最近几年来国内外研究的热点之一确实是冲破空气源热泵传统-5的利用界限，采纳新的方法解决严寒地域供热的需求，并取得了以下三方面冲破性的功效： 近期国内研发出的采纳新型环保工质的大中型空气源热泵热水机组，在室外气温-15以上时，可供出55的生活热水，能效比平均为。 选择低温散热系统（地板辐射采暖），结合空气源热泵，在我国严寒地域用于建筑物供暖最低利用到-21（日本

19、报导此系统最低利用温度达到-25，在北海道札幌），在北京地域采暖能效比为。 取得国家自然科学基金资助的双级热泵系统，通过蓄热水箱耦合空气源热泵和水源热泵，在严寒地域供热，能效比平均达到。3.3.3 水源热泵、地源热泵水源热泵以水作为机组的冷（热）源，水源能够是河、湖水、也能够是海水、地下水、废水等。地源热泵的冷（热）源是土壤热，它是将水通过埋设在土壤中的、一种传热成效较好的塑料管来吸取土壤热量（制热时）及排出热量（制冷时）到土壤中。与空气源热泵相较，水源热泵、地源热泵的优势是出力稳固，效率高（能效比可达以上），当有地下水、河湖水及其他水资源或土壤热可利历时，可大大降低运行费用，固然也没有除霜问

20、题。但水源热泵必需有一个水系统，若是采取打井取用地下水，必需要回灌，同时不能污染水源。秦皇岛属严寒地域，海洋性气候，冬无酷寒，夏无盛暑，四季分明。数据产业园区建筑绝大部份为生产厂房和住宅，以供热为主。下面分析三种热泵在供热上的可行的应用方式。3.3.4 空气源热泵3.3.4.1秦皇岛开发区的气候特点秦皇岛开发区属寒寒气候，日夜温差大（日较差10），采暖时刻为每一年11月15日至次年3月5日，共132天，采暖期室外平均气温-1。表3-1 秦皇岛市平均最高最低气温表（）月份123456789101112最高气温最低气温-10平均气温20表3-1是2020年统计数据，可见本地冬季最冷月在1月。选取离

21、秦皇岛开发区最近台站的1月分时气温为样本分析如下：表3-2 1月日气温表日期日平均温度()日最高温度()日最低温度()1月1日 1月2日 1月3日 1月4日 1月5日 1月6日 1月7日 1月8日 1月9日 1月日10 1月11日 1月12日 1月13日 1月14日 1月15日 1月16日 1月17日 1月18日 1月19日 1月20日 1月21日 1月22日 1月23日 1月24日 1月25日 1月26日 1月27日 1月28日 1月29日 1月30日 1月31日 时刻日期1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 温度0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 时刻日期11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 温度0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 时刻日期21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31温度0 1 2 3 4 5 6 7 8