学校人口数量集中,规模非常大,能源消耗大,其中学生日常生活热水的耗能是重要之一。伴随着我国高等教育的普及化进程的加速,高校的规模也越来越大,人员也越来越多,高校学生日常生活热水供需矛盾也越来越突出。为了更好地解决这一问题,各高校也想了很多办法和措施,下面以重庆某高校为例来说明这一问题。
学校供水方式的发展过程
在学校的发展过程当中,伴随着社会和经济的发展,学校热水供应方式可分为三个阶段。第一阶段锅炉集中供水阶段。集中供水勉强能满足学生用水,但伴随着学校的不断扩招,学生人员的不断增加,常常学生热水不够用,甚至有时候出现断水的现象。第二阶段燃气热水器单独供水阶段。学生宿舍单独安装热水器后,很大程度上缓解了学校用水问题,可以满足学生增长的需要,但在用水高峰期时,由于气压和水压减小,使得热水器不稳定,出水温度偏低。第三阶段空气能供水阶段。供水温度比较稳定,供水时间不受限制,性价比高,很受学生的青睐。
空气能技术
空气能热水系统遵守热力学第一定律和热力学第二定律,运用空气源热泵的原理,只需要消耗一小部分的机械功电能,将处于低温环境大气或地下水等下的热量转移到高温环境下的热水器中,去加热制取高温的热水。空气源热泵可以与水泵相比拟,水是不能自发地从低处流向高处,要将低处的水输送到高处,必须用一台水泵,消耗一部分电能,才能将水送到高处的水箱中。同样,根据热力学第二定律,热量也是不能自发地从低温环境向高温环境中转移传送,而要实现这个目的,必须要有一台机器,消耗一部分机械功例如电能,才能将低温环境中的热量传送到高温环境中去。这样的机器就被称为“空气源热泵”。空气源热泵的作用是将空气中或低温水中的热量取出,连同本身所用的电能转变成的热能,一起送到高温环境中去应用。
空气能热泵技术是基于逆卡诺循环原理建立起来的一种节能、环保制热技术。空气能热泵系统通过空气蓄热获取低温热源,经系统高效集热整合后成为高温热源,用来供暖或供应热水,整个系统集热效率甚高。空气能热泵以极少的电能,吸收空气中大量的低温热能,通过压缩机的压缩变为高温热能,传输至水箱,加热热水,所以它能耗低、效率高、速度快、安全性好、环保性强,源源不断的供应热水。总结起来有四大优点,第一是节能,有利于能源的综合利用第二点是有利于环境保护第三点是冷热结合,设备应用率高,节省初期投资。第四因为它是电驱动,所以调控比较方便,因此热泵备受大家的关心。虽然作为热水系统它具有无以比拟的优点,但空气能热泵也有一个致命得缺点,供热能力和供热性能系数随着室外气温的降低而降低,所以它的使用受到环境温度的影响和限制,一般适用于最低温度在一10℃以上的地区。如果将热泵系统与太阳能系统结合起来供应热水,这样空气能热泵无疑就是一种比较理想的加热设备,可循环系统会变复杂,投资也会增加。
空气能热泵的远型和经济性分析
重庆某高校现有学生8000人左右,宿舍楼六幢,平均每幢楼容纳学生1400人。平均每个学生按60L/人.次热水用量计算,每天最高热水用量为60L/人×1400人=84吨,考虑到同时使用系数,可以以日产80吨热水作为标准为每幢宿舍楼选定设备。
学生集中使用热水时间4小时（下午18：00-22：00）,热水温度：55℃,最冷月自来水温度：5℃,需要热泵提供的热量：（55℃-5℃）×4.18kj/(kg.℃)×80t=4640kWh。由于宿舍人多,需要热水量大,可选派沃RSJ-2400/MS-820-B系列热泵,该系列最大制热水额定功率为60kW,根据热泵加热时间为8小时假定有4640Wh/8h/60kW=10台。最后选定10台派沃热泵,4个20吨聚氨醋保温水箱可以满足1幢宿舍楼的热水使用。在使用过程中,考虑空气源在冬季气温下降时,产水速度会降低,应为每个保温水箱配备1个25kW电辅助加热,以满足冬季热水供应不足问题。
用水量以80吨/幢.天计算,学校日总用水量为480吨。全部按以电加热,吨水电耗按90度/吨热水计算,则月用电量为480吨/天×90度/吨热水×22天=950400度/月。年耗电量以8个月算）为：950400度/月×8月=7603200度/年。热泵平均耗电量为的热水器的34%,那么有：7603200度/年×34%=2585088度/年。热泵节约电量：7603200度/年-2585088度/年=5018112度/年。折合标煤：5018112度/年×860千卡/度/5000千卡/公斤=863吨/年。年减少二氧化碳量为：863吨/年×2.493吨二氧化碳/吨煤=215吨。
通过以上分析可见,引入新型节能热水系统为现有热水供应设施升级换代,符合国家对利用新技术节能降耗的鼓励方向。学习引入热泵技术后,学校不但没有增加经济负担,反而还提高了用水的安全性和用水质量,缓解了用水供需矛盾,同时还实现了学校的降耗节资。空气能热泵技术在学校的应用是比较成功的,在现今能源问题日益严峻的情况下值得推广和发展。