《能源监测与评价》——能源有效利用的分析方法（二）

第二节 热平衡分析法

对能量的转换、传递和终端利用中的任一环节或整体进行热平衡分析是最常用的分析方法。所谓能量平衡法又称为热平衡法，它是依据热力学第一定律，对某一能量利用装置(或系统)考察其收入的能量和支出能量的数量上的平衡关系。其目的是对考察对象的用能完善程度做出评价，对能量损失程度和原因做出判断，对节能的潜力及影响因素做出估计。这种方法简单，是多年来工厂企业普遍采用的方法。

一、能量平衡和热平衡

能量平衡法是按照能量守恒的法则，采用所谓“黑箱方法”，对指定时期内，能量利用系统收入能量和支出能量在数量上的平衡关系进行考察，以定量分析用能的情况，为提高能量利用水平提供依据。

所谓黑箱是指具有某种功能而不知其内部构造和机理的事物或系统。黑箱方法则是利用外部观测、试验，通过输入和输出信息来研究黑箱的功能和特性，以探索其构造和机理的一种科学的研究方法。它强调的是外部观测和整体功能，而不注重内部构造与局部细节。

能量平衡既包括一次能源和二次能源所提供的能量，也包括工质和物料所携带的能量，以及在工艺过程、发电、动力、照明、物质输送等能源转换和传输过程的各项能量收支。由于热能往往是能量利用申的主要形式，因此，在考察系统的能量平衡时，通常将其他各种形式的能量(如电能、机械能、辐射能等)折算成等价热能，并以热能为基础来进行能量平衡的计算，因此往往又将能量平衡称为热平衡。

能量平衡的理论依据是众所周知的能量守恒和转换定律，即对一个有明确边界的系统有：

输入能量=输出能量+体系内能量的变化         (3-9)

对正常的连续生产过程，可以视其为稳定状态，此时系统内的能量将不发生变化，于是有

输入能量=输出能量                                (3-10)

由此可见，能量平衡主要是通过考察进出系统的能量状态与数量来分析该系统能量利用的程度和存在的问题，而不细致考察系统内部的变化，因此它是一种典型的黑箱方法。

具体做法如下：①确定热平衡分析的范围;②根据热力学第一定律对所选定范围进行热平衡测试;③热平衡测试时不能有漏计、重计和错计等错误;④热平衡测试结果用表格或热流图反映，以便于分析;⑤分析的重点是各种损失能量的去向、比重，以便采取措施减小损失。图3-1所示为典型的热平衡系统。

二、企业能量平衡

能量平衡具体应用于设备和装置时，成为设备能量平衡，应用于车间、企业时则称为企业能量平衡。设备能量平衡着眼于设备单元的能量收支分析，企业能量平衡则以企业力基本单位，着眼于企业整体能量利用的综合平衡分析。企业能量平衡所涉及的范围、采用的方法、包含的内容都远远超过了设备能量平衡，但设备能量平衡却是企业能量平衡的基础。有时为了考察企业中某一种能源形式的收支关系，还可以有所谓蒸汽平衡、油平衡、电平衡等。

企业能量平衡是提高企业能源管理水平，推动企业节能技术改造的一项基础性的技术工作。

企业能量平衡的技术指标，包括单位能耗、单位综合能耗、设备效率和企业能量利用率等。根据企业能量平衡对设备效率进行计算时，可以采用正平衡法或反平衡法，并可将这两种方法进行比较，以确定测试的精确度。采用正平衡法时

三、企业能量平衡表

企业能量平衡测试的结果常绘制成企业能量平衡表(见表3-1和表3-2)。通过能量平衡表可以获得诸如企业的用能水平、耗能情况、节能潜力等诸多信息。企业能量平衡表有多种形式，主要有分车间计的能量平衡表、按不同能源计的能量平衡表。为了便于能源管理，通常要求能量平衡表既能反映企业的总体用能、系统用能和过程用能，又能反映企业的能耗情况、用能水平。此外，企业能量平衡表还要求尽可能简单、清晰、明确，为此一般都按能源种类、能源流向、用能环节、终端使用情况等来设计表格。表3-1为分车间计的企业能量平衡表，

通过企业能量平衡表可以获得的信息有：①企业的耗能情况，如能源消耗构成、数量、分布与流向;②企业的用能水平，如能源利用与损失情况，主要设备和耗能产品的效率等;③企业的节能潜力，如可回收的余热、余压、余能的种类、数量、参数等;④企业的节能方向，如主要耗能设备环节和工艺的改进方向，余热、余能的利用途径等。