人教版《綜合學(xué)習二》教學(xué)設計
游泳池最大的三項支出是：能源費用、人工工資和水費，其中能源支出，包括電費和天然氣燃料費用是最大的一項成本支出，特別是在冬季。在北京大多游泳池在冬季是難以贏(yíng)利的，其主要原因是冬季的燃料費用支出的大幅度增加，有的游泳池冬季每月虧損高達萬(wàn)元，甚至不得不關(guān)閉或暫停經(jīng)營(yíng)。造成這一問(wèn)題的關(guān)鍵因素是沒(méi)有能合理利用能源，如果合理有效利用資源，實(shí)現能量梯級利用，溫度對口，采用熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，虧損可以大大減少。
所謂熱電聯(lián)產(chǎn)就是在能源利用中，將高品位的熱量轉換成為高價(jià)值的電能，再將發(fā)電后的余熱來(lái)滿(mǎn)足低品位能源的需求，例如加溫熱水。通常熱電聯(lián)產(chǎn)給人們的印象是大型的工業(yè)巨人，是一些大型熱電廠(chǎng)，隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，熱電設備越做越小，發(fā)電量從幾萬(wàn)幾千千瓦，下降到幾百幾十千瓦，可以適用于各種各樣的終端用戶(hù)的需求。
游泳池的設計是多種多樣的，其尺寸、節能標準、客戶(hù)對象等均有所不同，對于電力、熱力的需求可能也不同，但是需要電力和熱力才能維持運營(yíng)的基本特性是沒(méi)有區別的。我們可以根據各個(gè)游泳池不同的能量需求特性，針對性地采用新型熱電聯(lián)產(chǎn)和其他技術(shù)解決方案，以提高游泳池的經(jīng)濟性。
游泳池不僅是一個(gè)用熱大戶(hù)，也是一個(gè)用電大戶(hù)。一般游泳池安裝了大量水泵、水過(guò)濾系統和照明等系統，需要較多的電力。往往游泳池不是一個(gè)獨立的經(jīng)營(yíng)單元，它是其他經(jīng)營(yíng)項目的一個(gè)功能性組成部分，對電力需求的范圍可能更大。而且，這些項目多屬于娛樂(lè )性商業(yè)場(chǎng)所，購電電價(jià)很高。所以，發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)將必然具有明顯的經(jīng)濟性。
法律法規基礎：
國家鼓勵發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)，節約資源的法律和政策是非常明確的。
《中華人民共和國節約能源法》 第三十九條：“國家鼓勵發(fā)展下列通用節能技術(shù)：（一）推廣熱電聯(lián)產(chǎn)、集中供熱，提高熱電機組的利用率，發(fā)展熱能梯級利用技術(shù)，熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)技術(shù)和熱、電、煤氣三聯(lián)供技術(shù)，提高熱能綜合利用率；”
《國家發(fā)展計劃委員會(huì )、國家經(jīng)濟貿易委員會(huì )、建設部、國家環(huán)境保護總局（計基礎）2000年1268號“關(guān)于發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)的規定” 》第十四條：“積極支持發(fā)展燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)。4、以小型燃氣發(fā)電機組和余熱鍋爐等設備組成的小型熱電聯(lián)產(chǎn)系統，適用于廠(chǎng)礦企業(yè)、寫(xiě)字樓、賓館、商場(chǎng)、醫院、銀行、學(xué)校等較分散的公用建筑。它具有效率高、占地小、保護環(huán)境、減少供電線(xiàn)損和應急突發(fā)事件等綜合功能，在有條件的地區應逐步推廣�！�
需求分析研究：
游泳池對于熱量的需求分析是一個(gè)非常復雜的問(wèn)題，游泳池的尺寸、節能實(shí)際水平、使用性質(zhì)、季節溫度變化與日間溫度變化等因素，都對能源需求產(chǎn)生影響，為了技術(shù)應用的廣泛性，我們對以下四種方式進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)適用性研究。
游泳池對熱能的需求有三種性質(zhì)：1、池水加溫；2、淋浴水加溫；3、采暖。采暖受游泳池使用性質(zhì)影響比較大，例如比賽性泳池有觀(guān)眾看臺，跳水型泳池高度較大，而且這兩類(lèi)泳池使用周期性特征明顯，所以我們對采暖不做分析。本項目研究的.重點(diǎn)是池水和淋浴用水加溫。
池水加溫需求
類(lèi)型單位標準泳池淺水泳池小型泳池賓館泳池泳池長(cháng)度M50502515泳池寬度M25251510淺端深度M1。51。31。31。1深端深度M2。11。61。51。3池水容量m32，2501，813525180水質(zhì)量kg2，250，0081，812，507525，002180，00126—28℃焓差值kJ/kg8。728。728。728。72熱值kJ19，620，07315，805，0584，578，0171，569，606 kWh5，450。024，390。291，271。67436。000。5℃每小時(shí)補損kWh1，362。511，097。57317。92109。000。25℃每小時(shí)補損kWh681。25548。79158。9654。500。1℃每小時(shí)補損kWh272。50219。5163。5821。80
游泳池的熱量損耗主要受補水量、季節性和日間的環(huán)境溫度變化影響，目前一般的游泳池都是循環(huán)用水，排放污水帶走的熱量是有有限的。北京某游泳池有一個(gè)標準池和一個(gè)小型池，安置3臺0。7MW 小型燃氣鍋爐，實(shí)際上在冬季大多時(shí)間只要一臺鍋爐運行即可。上述四種游泳池，在正常情況下，如果節能措施得力，北京冬季每小時(shí)補充溫度損失不會(huì )超過(guò)0。25℃，夏季常年平均溫度損失降低到0。1℃。根據概率分析方法，前兩種泳池平均需求值450kW，后兩種在平均需求值90kW。
北京地區平均溫度變化
北京1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月日間平均溫度14112127313130262093夜間平均溫度—10—8—1713152120146—2—8月平均溫度—4。5—25142023262520133。5—2。5
上海地區平均溫度變化
上海1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月日間平均溫度8813192528323228231712夜間平均溫度1141015192323191472月平均溫度4。54。58。514。52023。527。527。523。518。5127
淋浴用水的加溫，是游泳池另一能源支出大項，而且基本沒(méi)有回收。如果以外部給水溫度10℃計算，加溫到45℃，每公升需要125。46W。
焓差計算
溫度單位熱值10℃kJ/kg41。9945℃kJ/kg167。45焓值kJ/kg125。46
淋浴水加溫
類(lèi)型單位標準泳池淺水泳池小型泳池賓館泳池平均顧客流量人5050251550℃平均淋浴用水量kg25252525總淋浴用水量kg1，2501，25062537510—45℃焓差值kJ/kg125。46125。46125。46125。46淋浴水熱值需求kJ156，825156，82578，41347，048kWh43。5643。5621。7813。07
人流量按每小時(shí)每泳道5人考慮，每人每次淋浴平均使用25公升熱水，水溫不做調節，溫度設定在45℃，標準池和淺池需要44kW，小型池22kW，賓館泳池連加溫帶淋浴35—65kW之間。
利用時(shí)間：
對于經(jīng)營(yíng)性游泳池而言，提高設施利用率是增加贏(yíng)利的重要手段之一，目前的游泳池利用時(shí)間不斷延長(cháng)，北京的一些游泳池甚至從早上6：30開(kāi)館，一直延續到晚上9：30，每天開(kāi)放時(shí)間多達15小時(shí)，設備利用率63%。但也有游泳池開(kāi)放時(shí)間比較短，以下是一個(gè)典型游泳池的開(kāi)發(fā)時(shí)間。
北京某泳池開(kāi)發(fā)時(shí)間表（小時(shí)）
開(kāi)館時(shí)間閉館時(shí)間開(kāi)發(fā)時(shí)間清潔準備合計星期一12：3021：309110星期二9：3021：3012113星期三9：3021：3012113星期四9：3021：3012113星期五9：3021：3012113星期六9：3021：3012113星期日9：3021：3012113總計 88
根據這個(gè)游泳池的時(shí)間表，每周設備運行時(shí)間88小時(shí)，一年52個(gè)星期，全年運行4576小時(shí)，利用率52%。本研究將根據這一指標分析。
設備選擇：
根據以上對需求的分析，從滿(mǎn)足基本熱量需求的角度分析，有兩種設備是適用的。英國寶曼動(dòng)力公司的TG80微型燃氣輪機熱電聯(lián)產(chǎn)機組和美國STM動(dòng)力公司4—120性外燃機熱電聯(lián)產(chǎn)機組。
1、 英國寶曼動(dòng)力公司的TG80微型燃氣輪機熱電聯(lián)產(chǎn)機組：
TG80微型燃氣輪機是英國寶曼動(dòng)力公司專(zhuān)門(mén)為適合各種用戶(hù)需求而設計的微型燃氣輪機，最大的特點(diǎn)是供熱量和電力輸出可以自動(dòng)調節，采用無(wú)人職守化的智能自動(dòng)控制技術(shù)，并可以與電網(wǎng)同步供電，自動(dòng)追蹤電網(wǎng)的頻率，確保供電安全。
這種非常小的高速燃氣輪機是采用了簡(jiǎn)單的徑向設計原理，與大型的工業(yè)用燃機更加復雜的軸向設計相比，在概念上更加接近低成本的渦輪增加器，通常是源自于航空發(fā)動(dòng)機。運行時(shí)的恒溫排除了需要使用高成本的尖端材料，當大批量生產(chǎn)時(shí)，這種簡(jiǎn)便的設計便可降低成本。與往復式燃機相比，這種燃機維修成本更低，振動(dòng)更小，排放更低，結構更緊湊，應用更加范圍廣泛。
體積小，重量輕，隨處可放。一臺寶曼TG80型微型燃氣輪機熱電聯(lián)產(chǎn)裝置，發(fā)電出力80kW，發(fā)電效率28%，供熱能力在150—420kW之間任意調節，該設備可以單臺運行，也可以多臺并行，基本滿(mǎn)足各種游泳池的熱水、采暖供應需要以及變化。設備可
以直接插在380V三相交流電插座上并入用戶(hù)電網(wǎng)運行。
BowmanTG80性能
發(fā)電輸出功率kW80效率%28供熱功率kW150—420燃料消耗量kW308—567功率輸出總量kW230—500天然氣耗量M331。76—58。56熱電總效率%75—89轉速Rpm68000尺寸（長(cháng)/寬/高）cm201/76/107大修周期hrs30000設備壽命年/Hrs20/90000氮氧化物ppm25噪音分貝75
安裝在英國一體育中心的TG80
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