2 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)富余能量優(yōu)化利用和評價(jià)技術(shù)要求-編制說明

編制說明一、工作簡況（一）任務(wù)來源本標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)由上海市市場監(jiān)督管理局于2020年6月29日下達(dá)，根據(jù)滬市監(jiān)標(biāo)技〔2020〕304號文，《循環(huán)冷卻水系統(tǒng)富余能量優(yōu)化利用和評價(jià)技術(shù)要求》列入2020年度第四批上海市地方標(biāo)準(zhǔn)制修訂項(xiàng)目計(jì)劃第10項(xiàng)。（二）預(yù)期的社會經(jīng)濟(jì)效果通過本標(biāo)準(zhǔn)的制定，將促進(jìn)水輪機(jī)用戶和冷卻塔循環(huán)水系統(tǒng)承建商的科技創(chuàng)新、科學(xué)管理，推進(jìn)上海市制冷行業(yè)的節(jié)能工作，促進(jìn)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新、管理升級，通過淘汰落后、鼓勵先進(jìn)等措施降低冷卻塔循環(huán)冷卻水系統(tǒng)能源消耗，推進(jìn)行業(yè)的低碳發(fā)展，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。（三）提出單位、主要起草單位和技術(shù)歸口單位本標(biāo)準(zhǔn)提出單位：上海市經(jīng)濟(jì)和信息化委員會、上海市發(fā)展和改革委員會。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：上海市能效中心（上海市產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展促進(jìn)中心）、上海理工大學(xué)、上海節(jié)能技術(shù)服務(wù)有限公司等。本標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)歸口單位：上海市能源標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會。（四）主要工作過程上海市能效中心（上海市產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展促進(jìn)中心）接獲上海市市場監(jiān)督管理局下達(dá)的任務(wù)后，即與上海理工大學(xué)、上海節(jié)能技術(shù)服務(wù)有限公司等單位一起著手成立《循環(huán)冷卻水系統(tǒng)富余能量優(yōu)化利用和評價(jià)技術(shù)要求冷卻塔》修訂編制組，標(biāo)準(zhǔn)起草工作由上海市能效中心（上海市產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展促進(jìn)中心）、上海理工大學(xué)、上海節(jié)能技術(shù)服務(wù)有限公司單位代表參加。2021年7月，標(biāo)準(zhǔn)編制組由上海市能效中心召集，于上海能效大樓召開了“循環(huán)冷卻水系統(tǒng)富余能量優(yōu)化利用和評價(jià)技術(shù)要求冷卻塔”修訂啟動會，會議制定了各標(biāo)準(zhǔn)修訂工作各階段工作計(jì)劃，就工作目標(biāo)、工作程序、時(shí)間節(jié)點(diǎn)作布置并將調(diào)研任務(wù)落實(shí)至參加單位。2021年8月-2021年9月，編制組聽取了水輪機(jī)用戶單位、冷卻塔循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工單位、行業(yè)協(xié)會、設(shè)備制造企業(yè)、水輪機(jī)性能測試的第三方檢測機(jī)構(gòu)等關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)修訂的建議。2021年10月30日形成《循環(huán)冷卻水系統(tǒng)富余能量優(yōu)化利用和評價(jià)技術(shù)要求》修訂稿，后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)編制組內(nèi)部進(jìn)行多次討論和修改，于本月底形成征求意見稿。2021年12月9日分別以視頻會議形式或電話對各專業(yè)在編寫中的相關(guān)技術(shù)難點(diǎn)問題，進(jìn)行了集中討論。編制組成員，結(jié)合舊規(guī)范《循環(huán)冷卻水系統(tǒng)富余能量優(yōu)化利用的技術(shù)規(guī)范》、《冷卻塔循環(huán)水系統(tǒng)富余能量回收利用的評價(jià)方法》，制定本標(biāo)準(zhǔn)修訂條文。2022年1月12號，標(biāo)準(zhǔn)修訂組基本完成了《循環(huán)冷卻水系統(tǒng)富余能量優(yōu)化利用和評價(jià)技術(shù)要求》修訂稿草稿，并發(fā)往相關(guān)企事業(yè)單位征求意見。2022年2月11日由上海市能效中心組織，于上海市能效中心召開了本標(biāo)準(zhǔn)的草稿征求意見及討論會，在此基礎(chǔ)上，編制組完成本規(guī)范的征求意見稿。2022年4月19日由上海市能效中心組織，依托騰訊會議在線召開了有近30位專家參加的標(biāo)準(zhǔn)稿征求意見及討論會，在此基礎(chǔ)上，編制組完成本標(biāo)準(zhǔn)的征求意見稿。二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和確定標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的依據(jù)（一）制定標(biāo)準(zhǔn)的原則1、標(biāo)準(zhǔn)編寫格式按照DB/T1.1的要求，引用標(biāo)準(zhǔn)采用最新版本。2、制定標(biāo)準(zhǔn)的目的是規(guī)范冷卻塔循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行的以節(jié)能為主導(dǎo)的經(jīng)濟(jì)性評價(jià)，指導(dǎo)水輪機(jī)行業(yè)的節(jié)能減排工作，標(biāo)準(zhǔn)必須適應(yīng)冷卻塔循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行節(jié)能技術(shù)的發(fā)展方向，滿足行業(yè)、企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要，同時(shí)符合上海市節(jié)能減排的政策要求。3、標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容盡可能從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，適合實(shí)際操作。（二）制定標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容1、范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了循環(huán)冷卻水系統(tǒng)富余能量回收利用（以下簡稱余能利用）的基本要求、計(jì)算與評價(jià)方法以及余能回收利用的技術(shù)要求。本標(biāo)準(zhǔn)適用于水動風(fēng)機(jī)冷卻塔及其系統(tǒng)，亦適用于水動、電動聯(lián)合驅(qū)動運(yùn)行冷卻塔、噴射式冷卻塔及其系統(tǒng)。2、基本要求在規(guī)劃余能利用節(jié)能技改項(xiàng)目前，應(yīng)對冷卻塔循環(huán)水系統(tǒng)富余能量值作調(diào)研、測試和分析，確保循環(huán)水系統(tǒng)熱交換設(shè)備冷卻功能和冷卻塔配水壓力的前提下，查清系統(tǒng)富余能量狀況，并提供可用富余能量量值的大小。循環(huán)水系統(tǒng)的富余能量優(yōu)化利用是指利用水泵的富余壓力水頭水力推動，使冷卻塔的風(fēng)機(jī)驅(qū)動方式由電力改為水力，常用水輪機(jī)技術(shù)。要分析水輪機(jī)技術(shù)應(yīng)用于循環(huán)水冷卻系統(tǒng)的條件，就必須對循環(huán)水冷卻系統(tǒng)的余壓進(jìn)行分析。冷卻塔進(jìn)水壓頭是由水壓能耗、塔高度和布水噴射力共同所需總和來確定的，其中與水輪機(jī)冷卻塔應(yīng)用密切相關(guān)的是水壓能耗，水壓能耗是指整個(gè)循環(huán)水管網(wǎng)系統(tǒng)所產(chǎn)生的水頭損失，包括設(shè)備、管路、閥門、敞開水池泄壓等水頭損失。另外，水壓能耗還包括在設(shè)計(jì)時(shí)所保留的整個(gè)循環(huán)水管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)富裕能力，而該設(shè)計(jì)富裕能力也就是水輪機(jī)冷卻塔應(yīng)用的動力來源。通常循環(huán)水冷卻的設(shè)計(jì)必須保持5%左右的富余量以應(yīng)對水壓能耗損失所帶來的負(fù)面影響，而水輪機(jī)技術(shù)的使用不應(yīng)占用該部分的富余量，否則將會影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。由于冷卻塔進(jìn)水壓頭來自循環(huán)水泵，如果進(jìn)水壓頭不足，在回水流程上增設(shè)水輪機(jī)，不僅會增大循環(huán)水泵的能耗，還會使系統(tǒng)阻力增加，換熱效率下降，甚至?xí)绊憮Q熱設(shè)備的正常壽命。因此，要求進(jìn)水壓頭在通過水輪機(jī)以后，余壓足夠完成布水和其它管路損失，即水輪機(jī)的軸功率與電動馬達(dá)的軸功率相同甚至更高，才能進(jìn)行水輪機(jī)的改造，從而達(dá)到節(jié)能的效果。3、優(yōu)化節(jié)能措施第6.1條采用高效水輪機(jī)、高效風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)塔機(jī)參數(shù)匹配，實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行。第6.2條優(yōu)化循環(huán)水系統(tǒng)管網(wǎng)設(shè)計(jì)，減少輸送能耗。第6.3條加強(qiáng)管理確保冷卻塔正藏運(yùn)行，定期檢查冷卻塔配水均勻性，填料有無歪斜、堵塞、損壞，檢查塔體上供檢修人員出入的檢修門是否關(guān)閉，并做好記錄。第6.4條多臺冷卻塔并聯(lián)安裝要檢查配水池液面高度是否同高，以利均勻布水。第6.5條改善冷卻塔內(nèi)氣流通暢，在大型鋼鹼冷卻塔的橫梁上宜設(shè)置導(dǎo)流器或設(shè)置導(dǎo)流罩，并在導(dǎo)流罩中設(shè)有輔助通風(fēng)裝置的新結(jié)構(gòu)，能有效地減少附加阻力，確保風(fēng)機(jī)葉輪的做功能力，提高風(fēng)機(jī)出力。第6.6條增加冷卻塔集水池液面的高度，可增加泵吸入口靜揚(yáng)程值，可節(jié)省泵電機(jī)的耗電。4、余能利用的計(jì)算及評估第5.1.1條當(dāng)水輪機(jī)的輸出功率大于或等于冷卻塔風(fēng)機(jī)相應(yīng)工況點(diǎn)所需的軸功率值，則可采用水輪機(jī)替代電機(jī)，直接驅(qū)動冷卻塔風(fēng)機(jī)的方案，水輪機(jī)的輸出功率為，應(yīng)滿足式(1)條件： (SEQ標(biāo)準(zhǔn)自動公式\*ARABIC1)式中：—水容重，1000×9.81N/m3；—水輪機(jī)的流量，單位為立方米每秒(m3/s)；—提供水輪機(jī)的揚(yáng)程值，單位為米(m)；—風(fēng)機(jī)流量，單位為立方米每秒(m3/s)；—風(fēng)機(jī)全壓，單位為帕(Pa)。 (SEQ標(biāo)準(zhǔn)自動公式\*ARABIC2)式中：—水動風(fēng)機(jī)機(jī)組效率；第5.1.2條對系統(tǒng)富余能量隨時(shí)間變化幅度大的系統(tǒng)，富余能量出現(xiàn)時(shí)余時(shí)缺時(shí)，此類系統(tǒng)宜采用水輪機(jī)-定向超越聯(lián)合器-電動機(jī)-冷卻塔風(fēng)機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)按實(shí)時(shí)富余量值大小進(jìn)行回收利用。第5.1.3條若系統(tǒng)富余量偏小，不能全速驅(qū)動機(jī)力通風(fēng)冷卻塔風(fēng)機(jī)時(shí)，先進(jìn)行系統(tǒng)挖潛，從減少通風(fēng)系統(tǒng)效應(yīng)因子值、提高通風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率和降低水系統(tǒng)勢能損失等方面入手，增加可用余能，然后再考慮設(shè)置增壓水泵來增加循環(huán)水系統(tǒng)富余揚(yáng)程值。第5.1.4條對設(shè)有高位換熱器的系統(tǒng)，宜按高位換熱器的流量值設(shè)置相應(yīng)容量的增壓泵供水的方案，它從系統(tǒng)取水，增壓輸送到高位換熱器，然后再返回系統(tǒng)，從而可替代全系統(tǒng)增壓的不合理方案。第5.1.5條對系統(tǒng)中個(gè)別小支路擁有一定量的富余能量值，宜在大型冷卻塔頂部或周圍增設(shè)噴射式冷卻塔的輔助方案，利用這部分余能。第5.1.6條對并聯(lián)支路間壓降差異顯著的系統(tǒng)，分析該支路中降低輸送能耗的可能性和適當(dāng)減少流量、提高溫差在工藝上是否存在可行性。余能利用的評估計(jì)算方法第7.1條經(jīng)改造后的冷卻塔應(yīng)符合GB/T7190.1或GB/T7190.2標(biāo)準(zhǔn)熱力性能所規(guī)定的要求；水動風(fēng)機(jī)冷卻塔耗電值應(yīng)小于電動風(fēng)機(jī)冷卻塔耗電值。其余能利用率應(yīng)≥85%。第7.2.1條水動風(fēng)機(jī)機(jī)組效率的計(jì)算見式(3)：(SEQ標(biāo)準(zhǔn)自動公式\*ARABIC3)式中：—風(fēng)機(jī)的有效功率，單位為千瓦(kW)；—進(jìn)入水輪機(jī)的流體功率，單位為千瓦(kW)；第7.2.2條循環(huán)水系統(tǒng)的富余能量折算到泵站消耗的電功率值，見式(4)： (SEQ標(biāo)準(zhǔn)自動公式\*ARABIC4)式中：—循環(huán)水系統(tǒng)富余能量折算到泵站所耗的電功率值，單位為千瓦(kW)；—泵站電機(jī)運(yùn)行效率值，%；—泵站水泵的運(yùn)行效率值，%。第7.2.3條對富余能量不足而增設(shè)增壓泵的系統(tǒng)，將輸入增壓泵的電功率值一并計(jì)入輸入水輪機(jī)的功率值。在計(jì)算值時(shí)，應(yīng)計(jì)及增壓泵機(jī)組的運(yùn)行效率與泵站水泵機(jī)組運(yùn)行效率存在差異而導(dǎo)致增減的耗電量值，見式(5)： (SEQ標(biāo)準(zhǔn)自動公式\*ARABIC5)式中：—為未設(shè)增壓泵前富余揚(yáng)程值，單位為米(m)；—為增壓泵增加的揚(yáng)程值，單位為米(m)；—泵站電機(jī)運(yùn)行效率，%；—泵站水泵運(yùn)行效率，%；—增壓泵電機(jī)運(yùn)行效率，%;—增壓泵的運(yùn)行效率，%。第7.2.4條電動風(fēng)機(jī)冷卻塔風(fēng)機(jī)所消耗的電功率值，見式(6)：(SEQ標(biāo)準(zhǔn)自動公式\*ARABIC6)式中：—電動風(fēng)機(jī)冷卻塔風(fēng)機(jī)所消耗的電功率值，單位為千瓦(kW)；—風(fēng)機(jī)有效功率，單位為千瓦(kW)；—風(fēng)機(jī)全壓效率，%；—風(fēng)機(jī)減速箱效率，%；—風(fēng)機(jī)電機(jī)效率，%。5、測試方法第A.2.1條測量冷卻塔進(jìn)水管道上閥門前后的壓力值和上塔水壓值及壓力表中心離地面的高度值，用于分析循環(huán)水系統(tǒng)的富余能量。檢查冷卻塔循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)在熱交換設(shè)備前后的閥門是否全開，若未全開，應(yīng)分別在預(yù)先設(shè)置的測量孔中裝上壓力表及流量計(jì)，供記錄閥門前后的壓力差值和水流量值。對多個(gè)并聯(lián)用水系統(tǒng)應(yīng)分別在各并聯(lián)支路上預(yù)設(shè)測壓、測流量孔，供測量水量及各并聯(lián)支路二端的壓差值用。對設(shè)有高位換熱器的系統(tǒng)，查明高位換熱器的供水量、供水壓力，是用專用增壓泵來實(shí)現(xiàn)還是采取提高全系統(tǒng)壓力來實(shí)現(xiàn)。測試泵站水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行效率值，并判別是否在高效區(qū)運(yùn)行。第A.2.2條測試應(yīng)由第三方檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行，確保檢測數(shù)據(jù)的公正性。檢測人員應(yīng)具備冷卻塔循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能檢測所必要的專業(yè)知識和經(jīng)驗(yàn)；第A.2.3條測試時(shí)，環(huán)境氣象條件應(yīng)符合GB/T7190.1、GB/T7190.2GB/T7190.3和T/CECS118規(guī)范中冷卻塔測試要求；第A.2.4條測試儀表應(yīng)合格、完好，并在校準(zhǔn)有效期內(nèi)，儀表的精度要求應(yīng)不低于表1規(guī)定。進(jìn)塔水流量宜在冷卻塔進(jìn)水管路上測量，當(dāng)在進(jìn)水管路上測量有困難時(shí)也可以在出水管路或渠道上測量。在進(jìn)水管測量流量時(shí)宜采用皮托管、超聲波流量計(jì)，以及安裝在管路上的流量傳感器，測試精度不宜低于2%。當(dāng)流量較小時(shí)可以采用容積法或體積法測定；第A.2.5條測試儀表應(yīng)合格、完好，并在校準(zhǔn)有效期內(nèi)，儀表的精度要求應(yīng)不低于相關(guān)規(guī)定。干濕球溫度測量儀表宜采用通風(fēng)干濕表，熱電阻溫度計(jì)或水銀溫度計(jì)的測溫儀表；第A.2.6條風(fēng)機(jī)軸功率宜采用功率表直接測定，或測定電動機(jī)的電壓、電流和功率因素后由計(jì)算確定；第A.2.7條風(fēng)機(jī)全壓測量宜采用笛形管或皮托管與微壓計(jì)；第A.2.8條工況調(diào)整到測試參數(shù)后應(yīng)穩(wěn)定一段時(shí)間進(jìn)行測試，機(jī)械通風(fēng)冷卻塔穩(wěn)定時(shí)間不宜小于1小時(shí)，測定參數(shù)允許變化范圍。三、與國內(nèi)外相關(guān)法律、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)情況的說明通過檢索《上海標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)信息網(wǎng)》、《中國標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)網(wǎng)——國家標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)共享服務(wù)平臺》，目前尚無可比的同類國際標(biāo)準(zhǔn)。本標(biāo)準(zhǔn)與有關(guān)的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)沒有沖突。四、廢止現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建議本標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后，建議廢止DB31/T853—2014《循環(huán)冷卻水系統(tǒng)富余能量優(yōu)化利用的技術(shù)規(guī)范》、DB31/T615-2012《冷卻塔循環(huán)水系統(tǒng)富余能量回收利用的