上海大学燃油锅炉改造及新能源利用合同能源管理案例
本项目位于上海市宝山区上大路99号,校内原有两台10吨和两台6吨燃油锅炉(各一用一备),具体设备信息如下:
其中一号锅炉房和二号锅炉房串联,一般情况下由二号锅炉房供应蒸汽,遇到天气寒冷或者需求过大的情况下,启用一号锅炉房6吨锅炉进行蒸汽补充。
该项目是上海市首家利用太阳能-空气源热泵技术对高校进行整体的能源改造项目,同时采用合同能源管理的模式,避免了用户的高额投资成本。迄今,项目建成一年多,节能效果明显,每年节约能源折合标准煤670吨,完全达到了设计预期效果。
(2)主要项目设计计算
2.1乐乎楼
基本情况:1#乐乎楼热水需求情况主要包括65间客房,另有餐饮部用水和员工用水,预计每天峰值需热水在20吨左右,本项目太阳能热水工程同时需保证24小时不间断热水供应。
工程设计:系统设计采用太阳能集中集热-集中供热方式,受屋顶面积限制,共安装哲能赫高效平板太阳能集热器共94㎡、SNRB-12D(12匹)热泵三台、12m3保温水箱及12m3恒温水箱各一个,同时为保证在极寒天气热泵维修时系统可以正常供应热水,增加2套功率为24kw的电加热器作应急辅助加热设备,可以满足1#乐乎楼用水需求。
2.2 新乐乎楼
基本情况:2#乐乎楼热水需求情况主要包括50间客房,预计每天峰值需热水在12吨左右,本项目太阳能热水工程同时需保证24小时不间断热水供应。
工程情况:系统设计采用太阳能集中集热-集中供热方式,共安装哲能赫高效平板太阳能集热器共168㎡、SNRB-12D(12匹)热泵三台、12m3保温水箱及12m3恒温水箱各一个,同时为保证在极寒天气热泵维修时系统可以正常供应热水,增加2套功率为24kw的电加热器作应急辅助加热设备,可以满足2#乐乎楼用水需求。
2.3 游泳池
基本情况:游泳馆热水工程,主要热水需求有比赛池:25*50*(2.0-2.3),池水循环5h,循环流量600立方米/h;训练池:13*25*(1.4-1.6),池水循环5h,循环流量120立方米/h;以及淋浴用水,每天从早8点到21点使用,有6批学生,每批大约180人,同时每批次的时间间隔在一个半小时左右。
工程情况:受游泳池屋顶结构限制,无法安装太阳能集热器,系统设计空气源热泵与燃气锅炉结合的供热方式,其中泳池淋浴系统用水由6台SNRB-24D(24匹)热泵,2台CLHS-0.35( 30万大卡)型的立式侧吹式热水锅炉供应,配置55m3及35m3保温水箱各一个。泳池循环加热系统由13台SNRB-24D(24匹)热泵,4台CLHS-0.35( 30万大卡)型的立式侧吹式热水锅炉供应,配置21m3保温水箱一个。泳池供暖系统配置有3台CLHS-0.35( 30万大卡)型的立式侧吹式热水锅炉、2台60万大卡的板式换热器及30 m3保温水箱一个。
2.4 学生浴室
基本情况:浴室太阳能热水工程,太阳能集热板安装于益新食堂屋顶。需求情况每天1000人次的洗澡用水,峰值情况为每天1500人次,每天4:00—21:00定时开放。
工程情况:系统设计采用太阳能集中集热-集中供热方式,浴室用水量大,且用水集中,。为了最大限度利用太阳能,节约能源,设计太阳能集热器安装于浴室边的食堂屋顶,通过循环泵加水共安装哲能赫高效平板太阳能集热器共384㎡、SNRB-12D(12匹)热泵18台、3台CLHS-0.35(30万大卡)型的立式侧吹式燃气热水锅炉辅助加热器、20m3及40m3太阳能保温水箱各一个、90 m3恒温水箱两个。
(3)系统运行原理
太阳能集热器采用了高吸收率和低发射率的选择性吸热涂层,从而具有了极好的吸热性能。
上图为乐乎楼和新乐乎楼系统原理图,系统采用可编程控制器控制,具定时、定温、温差循环等功能,其运行原理为:在可编程控制器控制下,太阳能热水系统定时、定温、温差控制循环泵的运行,即在编程器上设定运行时间(8:00-17:00)段,在温差控制器上编程设定运行温差(2℃<△t<6℃)。在运行时,根据太阳能的辐射强弱,当集热器的水温高出水箱水温(6℃)时,循环泵启动运行; 循环泵运行后当温差回复到2℃时,循环泵停止运行,同时水箱底部的低温水又由下循环管进入集热器,继续受太阳辐射加热。如此循环使水箱中的水温不断升高,直至达到温度55℃以上。这种运行方法一方面可以最大化的提高太阳能的利用率,另一方面循环泵接歇性的工作既节省用电又提高了循环泵的使用寿命。空气源辅助热泵采用“全天候天气自动智能鉴别控制器”可根据天气变化自动控制热泵运行及关闭。为提高系统节能效率,系统进冷水方式采用定时与太阳能保温水箱的上、下限液位控制两种方式共同运行,在用热水高峰时(下午6:00—21:00)系统停止进水。
(4)节能分析
根据下表主要能源折标系数,对节能改造前后,能耗费用分析:
以乐乎楼和新乐乎楼为例,两楼的最大日用水量为32吨,平均按32吨/天计;
改造前,管网散热及换热效果较差,取热损20%,柴油燃烧效率取0.95,则需消耗柴油:
32吨/天×4.18MJ/吨×45℃/(46.04 MJ/kg×0.8×0.95)=172kg/天
每年费用为:172kg×365天×8.5元/kg=53.36万元
每年能耗折算为:172kg×365天×1.4714=92.4吨标煤
改造后,太阳能与热泵联合节能热水系统平均每吨水耗电量按18度电计(主要是全天供水,管网散热较大),每年费用为:
32吨/天×18度电/吨×365天×0.61元/度电=12.8万元。
每年能耗折算为:32吨/天×18度电/吨×365天×0.0003=63吨标煤
因此,改造后每年可节约费用40.56万元,节约能耗折算标煤29.4吨,节能效果非常明显。
(三)市政、机关大楼类
7.上海国瑞以合同能源管理方式签约机关大楼节能改造
上海市政大厦率先尝试:740万费用全由中标企业支出,节能收益由双方共享。
上海市政大厦合同能源管理项目
(1)招投标。市机管局邀请三家单位,并聘请多位节能方面的专家,对包括设备改造、经济技术方案、后期维保等方面在内的招投标方案先后进行两轮评选,最终将项目交给上海国瑞环保科技有限公司。
(2)出资和分成。根据合同,市政大厦投资的740余万元,都由国瑞出资。而在合同期的若干年内,将每年的能耗量与近年来的能耗量进行比较,节省下来的能耗费用则根据双方商定的比例进行分成。
(3)节能技改。自去年底开始,市政大厦的中央空调系统、照明系统、厨房油烟减排等实施节能技改,拆除了中央空调系统原有两台溴化锂机组,替换为三台更加环保的热源塔机组,并将公共区域及地下车库照明灯具更换为LED照明灯具,厨房油烟安装光降解装置。
(4)成果。预计每年可节约能量(等效电)287.4万度,单位建筑面积节能率达到20%以上。
位于上海市大沽路100号的市政大厦,没有采用常见的直接申请财政拨款,而是通过合同能源管理实现了节能改造。
中央空调要换为更节能的机组,使用时室温严格控制在夏季不低于26℃、冬季不高于20℃,下班前还要提前半小时关闭——为实现节能目标,上海市级机关正带头示范,通过硬件改造,并对全市机关干部提出“行为节能”,让能源消耗少一点再少一点,而空调正是其中的一个重点。
作为市级机关合同能源管理新模式的“第一单”,大沽路100号市政大厦的最新一轮节能改造目前投入试运行。
不同于目前大多数市级机关直接申请财政拨款完成节能改造的方式,合同能源管理的新模式不需财政出钱,而由中标企业投资,节约下来的能耗费用将由用能单位和中标企业在合同期内分成。
市政大厦此次节能改造所需的740余万元投资,就全部由中标的节能公司承担,预计每年可节约能量(等效电)287.4万度,单位建筑面积节能率达到20%以上。
市政大厦位于大沽路100号,2004年4月正式投入使用,是市级机关集中办公点之一,上海多个政府职能部门都在此办公,其建筑面积达7.3万平方米。市政大厦的日常运行管理由上海上勤高级楼宇公司负责,市机管局负责监督考核。
为提高办公建筑能源利用效率,自去年底开始,市机管局采用合同能源管理方式对市政大厦的中央空调系统、照明系统、厨房油烟减排等实施节能技改,拆除了中央空调系统原有两台溴化锂机组,替换为三台更加环保的热源塔机组,并将公共区域及地下车库照明灯具更换为LED照明灯具,厨房油烟安装光降解装置。
“溴化锂机组使用天然气,能效比是比较低的。”负责市政大厦物业管理的上勤高级楼宇公司副总经理张昕昱日前表示,去年底,市机管局决定采用合同能源管理模式进行节能技改,“采用这种模式,不需要财政出钱,而是由招投标选出的专业节能公司进行投资。”在改造中,中央空调更换成热源塔机组,夏天和冬天的用能效率都比较高。
在招投标中,市机管局邀请三家单位,并聘请多位节能方面的专家,对包括设备改造、经济技术方案、后期维保等方面在内的招投标方案先后进行了两轮评选,最终决定将这一项目,交给上海国瑞环保科技有限公司。
作为一家节能公司,为何愿意投资740多万元,参与市级机关的节能改造?
“市级机关让我们参与进来,也是给了我们一个机会。而且,市政大厦这个项目的推进,对其他公共机构也具有示范作用,可能会给我们带来更多的机会。”国瑞环保的总经理金茂昌说。
在金茂昌看来,这种新模式可以解决两个问题:第一,有些用能单位确实缺乏改造资金,但又有节能改造的需求,由节能专业公司来投资,就可以解决资金的问题,而且还能分享部分节能效益,同时完成节能要求;第二,专业公司的技术设备相对更成熟、可靠,可以降低更换新产品带来的风险。
根据用能单位和节能公司签订的合同,市政大厦投资的740余万元,都由节能公司出资。而在合同期的若干年内,将每年的能耗量与近年来的能耗量进行比较,节省下来的能耗费用则根据双方商定的比例进行分成。
多家机关跟进签约
“事实上,市政大厦不是上海第一个采用合同能源管理模式的公共机构节能技改项目,却是由我们直接负责的市级机关合同能源管理项目‘第一单’。”市机管局有关负责人称,选择市政大厦作为“第一单”,有多方面原因。
一方面,市政大厦原有中央空调系统在去年遇到极端高温的情况下,空调制冷就难以达到要求,存在一定的安全隐患。另一方面,市政大厦主要用能设备是2000年采购的,投用已有10多年,能效确实比较低。
“此外,市政大厦这次节能改造项目的体量较大,而作为市级机关集中办公点之一,这幢办公楼又具有特殊的地位,如果能在这里做好合同能源管理,通过解剖麻雀,寻找规律,对其他市级机关等公共机构都具有示范效应。”上述负责人说。
早报记者了解到,目前,全市已有20余家公共机构采用了合同能源管理方式进行节能技改。其中,市级机关有四家,除了市政大厦外,还有市司法局、市公安局以及海关大楼内的市口岸办。就在6月10日“全国低碳日”主题活动当天,市公安局、市司法局、嘉定区机管局、曙光医院共四个合同能源管理项目正式签约,此次签约对公共机构的节能管理有一定的推进作用。
市级机关超额完成目标
根据上海节能减排的目标,到“十二五”末,市级机关单位建筑面积能耗应下降10%。早报记者昨日从上海市机关事务管理局获悉,实际上,到去年底,市级机关已超额完成该项目标,纳入能耗统计考核的市级机关能耗总量实现零增长。
未来3-5年中,上海公共机构节能工作将以实现能耗总量与单位建筑面积能耗“双控”为目标,按照国家公共机构节约型示范单位创建要求,通过合同能源管理项目的有效推进,发挥市场在公共机构节能工作中资源配置作用,发挥示范单位和示范项目的标杆作用和集聚效应,为公共机构节能工作提供不竭动力,激发更强活力。