温泉辅热和泳池恒温电磁加热节能方案

发布时间：2019-03-21

一.改造总体设计思路

对于大量需要热水的酒店等经营场所，或者热水体量巨大的泳池等营业场所，在燃煤锅炉不能使用的今天，采用天然气锅炉或者生物质锅炉等其它燃料锅炉的替代方案，是不经济、供热不稳定、成本高昂的。

本篇介绍一种供热稳定、成本合理、智能化一体电磁加热节能方案，用于全面替代燃煤或生物质锅炉。以某温泉酒店为例，方案采用8小时（晚22时~晨6时）谷电对温泉酒店的冬季供暖、生活用热水（住宿、餐饮及公共区域）、温泉水补热、温泉泡池保温、温泉泡池换水、温泉区淋浴热水、水上乐园游乐池及泳池恒温等全部用热区域，分功能区域进行储能式供热/供暖，水箱蓄热最高温度不超过80度，最低温度不低于50度。综合考虑方案的经济性，储能水箱的热水分区域注入原生物质锅炉的一次供热管路，注入点靠近原板式换热器，换热器后端所有管路及设备保持不变，尽量减少改造工期和改造成本，减少运行调试风险。

本次改造新增的供热设备仅有部分采用原有供电，大部分需要增容。增容的供电仅用于供热系统。由于所有供热都在夜间低谷电区间（晚22时~晨6时）运行，因此不会对酒店现有设备造成影响。如遇电力公司通知的夜间停电，可以采用日间平价电区间运行大部分设备。如遇日间的通知停电或临时停电，对供热系统不会造成任何影响。

采用波谷电价储能，需要考虑在8小时内设备全功率运行的储能量来配置水箱。如遇极寒天气或者突发用热增加等特殊情况，可以采用平价电价时段增加供热总量。

采用本系统的储能式变频电供热系统，一方面是为了节约酒店日常的运营用能成本，另一方面给日常运营带来稳定的高效率热源保障，同时节约了人力、检修及维护费，环保成本为零。

二.用热需求

酒店全部建筑面积约20000m2，客房50间，各类热水池约1000m3，温泉储水池300m3，洗衣房以及桑拿房需要使用蒸汽，实际全部用热需求如下表所示：

三.加热方案及设备选型

1.设备配置及选型

根据测算及所需热情况，采用210KW或240KW独立机组组合运行，单台独立机组的核心组成部分为三台70KW或80KW电磁加热器组合运行，三台电磁加热器独立运行互为备用。这种组合方式下，客户可根据用水情况灵活调整每台独立机组的开机功率。或考虑现场搬运的方便全部采用由电磁加热器和加热管在现场进行分体式组装的方式。这样可保证系统稳定高效运行，根据用热情况灵活使用，最大化的节省设备运行用电成本。

2.供热能力

根据公式Q=P*T=mc△t，可算得除蒸汽发生器外，热水及供暖的设备在8小时谷电的时间内，可以把水箱内的温泉水和井水升温约30度。考虑到实际运行不是都在最高峰，所以实际基本可以实现50度的温泉水直供和80度的热水一次外供换热，满足全部用热需求。

3.方案及供热设计  

本方案全面替代生物质锅炉加热水和生物质蒸汽炉生产蒸汽， 应用变频电磁加热直接将智能变频加热机组并联接入到原来的加热系统中，改造后的供热工艺设计图如下所示：

加热原理：将50Hz工频电转换为20KHz左右的高频交流电，利用变频磁感应原理，高速变化的电流流过高频线圈产生变化的磁场，高速变化的磁场产生的磁力线通过线圈内部的金属管道或容器时产生无数的涡流，涡电流使得金属管道或容器主动发热，从而起到加热管道或容器内的水目的，整个过程是“电—磁—热”的高效转化过程，相比传统电加热节能效果好，安全性好，稳定可靠。

加热原理图

电路控制系统，采用独立可编程的智能测温、控温和负载匹配技术，在设定水流变动范围内，自动根据水温高低来控制加热输出功率，保证水温恒定在所需要的温度。根据实际的进水温度、出水温度、水压、流量、电压等条件，在最短的时间内到达所需要的温度，并保持在该设定温度，温度控制范围在± 3℃。可以根据环境温度的变化动态设置水温，节约供热/供暖电费成本。

四.设备功能及优点

1.采用微电脑智能控制，操作简单，工作状态在触摸屏上动态显示。后续可以扩展通过WIFI或者GPRS无线通讯进行远程集中监控。

2.加热升温时间短、能量转换效率高，采用的是直接加热管道内水的方式，减少中间热传递过程，提高热利用效率，降低供热成本。集中采用低谷电价储热，进一步降低用能成本。

3. 安装方便，只需将设备接入原供热管网即可，无需对原设备进行大量的改造。

4. 运行成本低，无需长距离送热管道、锅炉、生物质燃料堆场、真正实现无人值守。

5. 升温速度快，温度高低可控，加热介质与电分离，完全的水电分离，安全可靠。彻底杜绝普通发热管加热的漏电安全隐患，大幅度减少维护人力成本。

6. 软启动，无启动冲击电流，不影响电网其它设备设施和电器。

7. 自带多重保护，当加热出现异常时，显示盒会出现相应故障代码并提供检修措施。

8. 设备配置自动运行一键启动，并备用手动应急启动开关，更方便客户现场灵活使用。

9. 绿色环保，零污染，零排放，系统免维护。

五.使用成本对比测算及投资收益分析

供暖季高峰期的能源节省费用比例为47.56%。如果不是供暖期，设备的用电成本和生物质燃料总成本均会下降，节约比例不低于40%，全年平均节约比例取35%计算，则全年可以节约直接能源成本200万，节约锅炉工工资20万。考虑到燃料供热存在的环保成本及其他人力成本，则每年可以节约至少250万。

由以上数据可看出，相对生物质锅炉，电磁变频加热可以为客户节约日常使用成本。

此外，生物质锅炉需要专门的人来进行日常管理、清渣、锅炉每年还要保养。电磁加热完全自动化控制，无需人员值守，免维护。电磁设备无需这些发生这些成本。

再者，生物质锅炉终究有排放，会一定程度的污染环境，电磁供热过程则完全绿色环保无污染。如果考虑生物质燃料的价格不稳定以及燃料供货等问题，以及将来日趋严厉的环保措施，生物质锅炉很快可能被主动和被动淘汰。广东省2018年已经禁止使用生物质燃料。

因此，采用高效能的电磁供热，无论是企业的经济效益还是社会效益，都可以大幅度提高。

设备投资成本合计：450万（含设备及增容总成本），投资收益回收期：500/250=1.8年，考虑到设备分散灵活供热相比集中供热可以进一步节约供热温度和时间，投资回收的时间会更短。

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