Combined Heating, Cooling & Power Handbook pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Marcel Dekker Inc

作者:Petchers, Neil

出品人:

页数:874

译者:

出版时间:

价格:209.95

装帧:HRD

isbn号码:9780824742331

丛书系列:

图书标签:

• CHP
• Combined Heat and Power
• Cogeneration
• District Energy
• Energy Efficiency
• Renewable Energy
• Power Generation
• Heating
• Cooling
• Energy Systems
• Sustainable Energy

综合能源系统设计与优化：面向现代工业与建筑应用的实践指南 本书聚焦于现代工业流程、商业建筑以及分布式能源设施中，如何高效、可靠地集成和管理复杂的能源系统。本书摒弃了传统单一能源供应模式的局限性，深入探讨了热电联供（CHP）、制冷、供热以及电力生产等多能源形式的协同优化，旨在为工程师、系统设计师以及设施管理者提供一套全面且实用的技术框架和实施策略。 第一部分：现代能源基础设施的挑战与机遇 在当前全球能源转型的大背景下，能源效率、可靠性与环境兼容性成为了衡量基础设施性能的关键指标。本书首先阐述了传统能源供应模式面临的瓶颈，包括能源转换过程中的巨大热损失、电网波动性带来的运营风险，以及日益严格的碳排放法规要求。 1.1 能源系统集成化的必要性 本章详细分析了为何必须从“发电”、“供热”和“制冷”的孤立视角转向“系统集成”的视角。重点介绍了能源流动的耦合关系、跨领域约束条件的协调，以及如何通过系统集成实现能源梯级利用和整体效率的显著提升。内容涵盖了工业热负荷分析、区域供冷供热（District Energy Systems）的基本原理，以及不同能源载体（天然气、生物质、余热、太阳能等）在系统中的潜力与限制。 1.2 运行环境的复杂性与动态负荷分析 现代设施的负荷需求是高度动态且多变的。本书提供了详尽的负荷预测方法论，包括基于历史数据的统计分析、实时传感数据驱动的机器学习预测模型，以及针对季节变化、生产计划调整和天气因素的动态负荷剖析。尤其强调了瞬态负荷（如设备启动、工艺切换）对系统稳定性和设备选型设计的关键影响。 1.3 法规遵从与可持续发展目标 系统设计必须置于严格的监管框架内。本章梳理了全球主要的能源效率标准、排放控制条例以及可再生能源并网要求。探讨了如何通过优化系统配置，量化和实现具体的减排目标（如二氧化碳、氮氧化物），并将可持续性指标（如能源使用强度EUI、能源回收率）纳入设计评估体系。 第二部分：核心能源转换技术与设备选型 本部分深入剖析了支撑高效能源系统的核心技术单元，并提供了设备选型、性能评估与维护的最佳实践。 2.1 高效热能生产与回收技术 重点阐述了先进锅炉技术（如低氮氧化物燃烧、循环流化床）、工业余热回收系统（如有机朗肯循环ORC、热管技术）的设计参数与热力学基础。详细分析了热交换器网络的优化设计，包括壳管式、板式换热器的应用场景选择，以及如何利用过程集成技术（Pinch Analysis）最小化外部能源需求。 2.2 先进制冷技术与热力学循环 涵盖了蒸汽压缩制冷、吸收式制冷和吸附式制冷系统的详细对比分析。对吸收式制冷机的工作机理、热源匹配（利用低品位废热或工艺热）进行了深入的性能建模。此外，还探讨了新型制冷剂（如天然制冷剂）的应用前景及其对系统设计的影响。 2.3 机械驱动与热力驱动系统的匹配 系统效率的关键在于合理配置机械能驱动设备（如燃气轮机、蒸汽轮机）与热力驱动设备（如吸收式制冷机、热泵）。本章提供了详细的功率平衡图和热平衡图绘制方法，用于确定最佳的设备容量比，确保在不同负荷点都能保持高效率运行。 第三部分：集成系统架构与优化控制 本部分是本书的核心，探讨如何将不同的能源单元有机地结合起来，并通过先进的控制策略实现全系统的实时优化。 3.1 多能源耦合系统（MECS）的拓扑结构设计 系统架构的选择直接决定了灵活性和成本效益。本书分类介绍了三种主要的耦合拓扑结构：蒸汽级联、热水耦合与气源直接集成。详细分析了每种架构在不同工业流程（如化工、食品加工、数据中心）中的适用性，并提供了针对特定约束条件的系统扩展性评估方法。 3.2 动态热力学建模与仿真 为了准确预测系统的动态响应，本书倡导使用基于第一性原理的详细仿真模型。内容包括使用专业的工程软件工具（如Modelica, Aspen Plus或定制化的MATLAB环境）构建详细的设备和管网模型。重点讲解了如何校准模型参数，以确保仿真结果与实际运行工况的高度一致性。 3.3 先进过程控制（APC）与优化策略 传统的PID控制难以应对多变量、强耦合的能源系统。本章深入探讨了先进控制技术在能源系统中的应用，包括： 模型预测控制（MPC）： 如何利用系统动态模型，提前预测未来负荷变化，并计算出最优的控制动作序列，以最小化燃料消耗和维持关键参数的稳定。 经济调度算法： 针对系统包含多种可变成本的能源源（如电网购电、自发电、燃料消耗），设计实时经济调度算法，以应对电价和燃料价格的波动。 故障诊断与容错控制： 建立基于模型的异常检测机制，并在关键设备发生故障时，快速切换至备用路径或降级运行模式，确保核心负荷不中断。 第四部分：项目实施、经济性评估与运行维护 系统的成功不仅依赖于优秀的设计，更取决于严谨的实施、准确的经济评估和前瞻性的运维管理。 4.1 能源系统的全生命周期经济性分析 本章提供了超越初始投资成本（CAPEX）的综合经济评估方法。内容包括： 净现值（NPV）与内部收益率（IRR）计算： 纳入长期燃料价格预测、维护成本、碳税预期以及系统寿命。 全生命周期成本（LCC）分析： 详细分解了运营支出（OPEX）的各项构成，并对比了不同技术路线下的LCC差异。 风险调整后的投资回报（ROI）评估： 特别关注了电网依赖度降低带来的潜在收益的量化。 4.2 项目集成与调试的最佳实践 从设计到投入运行，跨学科的协调至关重要。本章提供了详细的集成项目管理流程，涵盖了设备采购规范、现场安装的质量控制（如焊接标准、仪表校验）以及系统联调阶段的逐步加载与性能验证程序（FAT/SAT）。强调了操作人员培训在确保新系统稳定运行中的决定性作用。 4.3 预防性与预测性维护策略 先进能源系统对设备健康状况高度敏感。本书介绍了基于传感器数据和运行历史的预测性维护（PdM）框架。通过对振动分析、热成像监测以及润滑油质量分析的应用，实现对关键旋转设备（如压缩机、泵、涡轮机）的早期故障预警，从而最大化系统可用性（Uptime）并显著降低非计划停机损失。 本书最终为读者提供了一个从理论基础到工程实践的完整闭环，指导读者构建出更具韧性、效率和环境友好性的现代化综合能源解决方案。

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