螺旋纏繞換熱器在暖通空調系統的節能分析

換熱系統的節能大體可分為三部分:設備、控制、管理

一、設備：在蒸汽為熱媒的集中供熱系統中汽-水換熱器是核心設備，換熱器效率的好壞直接決定了集中供熱采暖系統的能耗多少。所以提高換熱器的換熱效率，減少熱耗才是提高供熱節能的關鍵所在。目前換熱領域中常用的換熱器種類很多，如板式、浮動盤管、列管式、U型管式、波節管式、波紋管式復合流程式。這些種類換熱器結構形式的發展都是為了一個目的，那就是提高換熱器的綜合傳熱系數，提高熱率目前國內換熱器的發展，遠遠落后于國外換熱水平。90年代，國外換熱產品涌進中國市場，像舒瑞普、阿法拉伐、APV等板式換熱器，這幾種換熱器在水水換熱領域表現出了很高的優勢，也帶動了國內板換市場的發展。但在蒸汽換熱系統中并沒有占多大優勢，后來我公司研發生產了一款換熱器，這種換熱器是一種新型螺旋螺紋管結構，其換熱系數可達14000W/m2℃，耐壓1.6MPa,耐溫400℃。通過幾年的應用,該換熱器的節能優勢表現得越來越明顯。試從以下幾點分析

1、擎雷換熱器螺旋纏繞的管束長度是殼體的4-6倍，蒸汽在管內的運行時間長，使熱量得到充分交換，冷凝水出水溫度低，同樣的熱負荷消耗蒸汽少，節約了運行成本。凝結水溫度是提高熱效率的關鍵，國產換熱器的凝結水溫度一般為85℃，接供回水溫度為95/70℃，而我們這種換熱器最小溫差可達3℃。凝結水溫度為73-75℃。蒸汽鍋爐是我國耗能大戶，蒸汽熱力系統的利用效率僅為國際先進水平的一半左右，如果按凝結水量為1000L/H(1立方米/小時)計，運行時間按2880小時/年計算，凝結水溫度多降10℃計。可減少的耗煤(標準煤29260KJ/KG)量為：所節約的耗煤乘以0.8以扣除蒸汽損失。年節標準煤量為：凝結水負荷×年運行小時×溫差÷每千克煤含熱量即:1000×2880×10X4.18/0.8×29260=5142Kg標準煤（北京市2004煤耗為26kg標煤/㎡，目標為2010年下降到22.2kg標煤/㎡）.

2、擎雷換熱器的設計是冷媒走殼程，熱媒走管程，也就是冷包熱的結構，最大程度減少了熱量的損失，無需象國產管殼式換熱器那樣加裝厚厚的保溫層。

3、換熱器管、殼材質均為不銹鋼材質能夠耐高溫高壓，最高耐溫400℃，最高耐壓1.6Mpa,對于高溫高壓蒸汽不需要象板式換熱器那樣增加減溫減壓設備，不僅節省設備投資，還有效利用了高溫高壓蒸汽的熱能，減少浪費，節約了能源

4、擎雷換熱器利用歐文（OWEN）湍流抖振頻率準則原理，應用了CFD（計算流體力學技術）、FEM（有限元技術），延長了換熱器的使用壽命，設計壽命為40年，正常運行條件下8年內出現質量問題免費維修或更換。

5、同時選用優質的水泵、閥門管件，延長使用壽命，降低流體阻力。

  二、控制：采暖系統中的控制大體分為兩方面電機、溫度。

1、集中供熱系統中水泵也是核心設備，水泵電機效率的好壞直接決定了集中供熱采暖系統的電能耗量。所以提高水泵電機效率，減少電耗也是提高供熱節能的關鍵所在。我們一般采用變頻調控，循環、補水都有變頻自動調節其效率避免浪費，達到節能效果

2、我們采用電動溫控閥自動控溫，同時把供水溫度時間細化，避免浪費，達到節能效果。例如：分時段供暖，即把供暖的時間自動細化，一天分為2---8個時間段，一、住宅區大體分為四個時段，早6：00—10：00供水溫度為90℃；10：00—16：00供水溫度為80℃；16：00—22：00供水溫度為90℃；22：00—6：00供水溫度為70℃。二、辦公區大體可分為兩個時段，7：00---19：00供水溫度為90℃；19：00—7：00供水溫度為50℃。上面一切全是自動運行，這樣其節約蒸汽的效果十分可觀，以辦公區為例：他的凝結水溫下降40℃，且達到了采暖效果，按上面公式計算，一個采暖季，節標煤為10284Kg。

 三、管理：我在此再采用北京市市政管委供熱辦主任郭維圻的一段話:在管理體制、政策法規、政府監管等方面還不能形成有效的節能與監管機制，只重視了對供熱質量的控制，忽視了對資源浪費的追究。因此，高度重視并積極推進供熱節能工作，是轉變供熱發展方式，提高現有設施能力，動員供熱單位節能供熱單位對供熱設施的科學管理與合理運行是供熱節能的關鍵。在保證用戶采暖標準的前提下，加強供熱系統節能管理，提高運行人員的素質和管理水平；實行計量管理，安裝運行與能耗計量裝置，對能耗、供熱運行參數進行統計，并逐步實現全程監測；開展節能試點工作，對新節能技術、措施進行試驗、推廣，提高供熱節能效率；加強供熱節能審計，對大型供熱單位進行重點檢查與監測，促進節能改造，對節能效果突出的單位要給予表彰、宣傳。

總之,在機組的設計上，我們把自控和換熱器合理結合,其節能效果十分可觀。有能量守恒原理和上面的計算得知（安熱負荷0.7MW/萬m2計，每萬平方米的采暖耗蒸汽為1.1噸/小時），每萬平米節約17噸標煤/采暖季左右，那么僅在蒸汽的節約上可以達到6.5～7.7％，對于企業節能降耗起到了重要的推動作用。根據已做擎雷換熱機組工程的經驗，擎雷換熱機組為一般國產換熱機組水、電、標煤耗量的90％，即節能10％左右。以10萬m2的換熱工況為例：

一般國產換熱器耗標煤量約為260t/（采暖季?萬平米），供暖10萬m2耗標煤260×10＝2600t/h，擎雷換熱機組耗標煤量約比國產換熱器節約10％，共節約標煤260t/采暖季。則一個采暖季僅燃煤的節約，就約節省采暖費：260t×500元/t＝130000元RMB。我們的換熱器包用八年，機組內其他附件保修2年，在保修期間僅是和使用其他換熱機組比較就節約260000元RMB；若再結合設備的使用壽命、節水、節電、維修保養費等，在兩年內，直接經濟節約就在28萬以上。

擎雷換熱器不易結垢的先進設計

換熱器的結垢不但影響正常的換熱要求同時更浪費蒸汽，從而增加維護費用，所以如何降低結垢傾向是目前換熱器設計及研究發展的重要課題。換熱器的結垢與溫度梯度、水質情況、換熱管材表面光潔度、流速、流動狀態等因素有關。在相同工況下，水質情況都是一樣的，要想降低結垢，只有從其他方面進行技術改進。擎雷換熱器就從以下幾方面進行了有益的探索：

1、換熱管束采用螺旋纏繞結構形成強烈的湍流狀態使換熱器具有自潔能力，可以降低結垢傾向；

2、采用90度角連接，使流體自動沖刷管路不易結垢；

3、頂級不銹鋼管材的表面光潔度高，使污垢不易附著；

4、換熱過程降低溫度梯度，可以降低結垢傾向。　

5、產品的設計流速高達5.5m/s（傳統設計為1-1.5m/s），介質中的懸浮物及雜質不易附著，也是降低結垢的關鍵因素。

由于擎雷換熱器的先進設計，對于硬度低于250mg/l的水質，換熱器結垢很慢。（不代表不結垢但是可以延長清洗周期）根據已做項目情況，對于大多數地區的水質而言，擎雷換熱器在采暖系統中的清洗周期一般為3-5個采暖季。

擎雷換熱器的清洗也是非常方便的，一般采用化學清洗方法，在換熱器內用適量硝酸溶液強制循環即可。我公司建立清洗服務體系，質保內負責培訓清洗方法及清洗液的配制方法，質保期滿可以有償提供清洗設備和服務

擎雷換熱器防止堵塞的措施

擎雷換熱機組采用如下措施，可有效避免換熱器堵塞現象發生：

1、換熱機組回水管路中安裝除污器，起到初步過濾作用；

2、擎雷換熱機組主供回水管路設置旁通裝置，設備運行前首先關閉換熱器進出口閥門，打開旁通對系統進行循環，利用除污器過濾掉系統雜質；

3、蒸汽管路在初始運行前進行吹管，避免碎屑進入換熱管劃傷或阻塞管路。

4、擎雷換熱器安裝時一、二次側進口均加裝16目以上鑄鋼Y型過濾器，可以過濾直徑≥2mm的雜質顆粒，而換熱器管徑為8mm，無法形成對管的堵塞。

換熱器說明

換熱設備保證設計使用要求，高效　　節能,安全可靠；

換熱器設計壽命40年，正常運行條件下8年內出現質量問題免費維修或更換；　　

換熱器管、殼材質均為不銹鋼；　　

換熱器機組占地面積小；　　

換熱器性價比高，維護費用低；　　

設備機組可以實現自動運行，無需專人值守；　　

換熱器耐高溫、高壓，不需減溫減壓裝置；　　

換熱器運行無噪音；

換熱機組可以減少大量安裝費用及保溫材料費用；