超低溫空氣能熱泵在集中采暖中的應用

一、 工程概述

項目名稱：  住宅小區(qū)集中供暖     項目地址：  河北省          

總 建筑 面積：  73000  m2           采暖使用面積：  58000   m2     

房        型：住宅型樓房         墻        體：外墻37 CM，外墻保溫 

熱 源 設 備：超低溫空氣源熱泵    末端系統(tǒng)設備：地熱盤管 

功 能 需 求：冬季采暖

小區(qū)建筑物冬季采暖改造前是用舊式燃煤鍋爐作為熱源，每年采暖季度消耗燃煤2100t。

二、 設計思路

根據(jù)國家能源政策的調整及對環(huán)保的要求，使用清潔、節(jié)能、高效的新能源是國家將來很長一段時間內的主要政策，因國家能源政策的調整及對環(huán)保的要求，現(xiàn)擬改為新能源集中供暖模式，建立空氣源熱泵熱源站。本方案采暖熱源采用電力這一清潔能源，通過消耗少部分電能，撬動大氣中的低品位熱能向高品位熱能轉換，利用超低溫型空氣源熱泵機組制取熱水供建筑物進行冬季采暖。這種新能源集中供暖模式完全可取代市政集中供暖以及燃煤、燃油、燃氣、電熱等任何形式的采暖方式，且在-25℃超低溫環(huán)境下仍能正常高效運行，無需輔助電加熱。該系統(tǒng)穩(wěn)定性強、可靠性高，制熱效果好，環(huán)保無污染，且無需專人管理。在末端管網(wǎng)及散熱裝置正常工作情況下，室內溫度達到或超過《河北省供熱用熱辦法》規(guī)定標準。

三、 設計依據(jù)

1、 根據(jù)河北省氣象資料； 

2、《熱泵供熱系統(tǒng)設計、安裝及工程驗收技術規(guī)范》（GB/T8713-2002)；

3、《建筑給水排水及采暖工程施工質量驗收規(guī)范》（GB50242-2002）；

4、《空氣源熱泵采暖和熱水系統(tǒng)的設計與安裝》GB/T15513-1995；

5、《低溫熱水地板輻射供暖技術規(guī)程》北京市建設標準DBJ-T 01-49-2000；

6、《地面輻射供暖技術規(guī)程》國家行業(yè)標準JGJ142-2004；

7、《建筑給水排水設計規(guī)范》（GB/T50015-2003)；

8、《給水排水制圖標準》（GB/T50019-2003)；

9、《采暖及通風空調設計手冊》

10、《城市區(qū)域環(huán)境噪音標準》；

本設計是根據(jù)當?shù)貧夂?、環(huán)境和建筑進行計算后，對某一房間或空間內的溫度、濕度、潔凈度和空氣流動速度等進行調節(jié)與控制，從而為用戶創(chuàng)造安全環(huán)保、舒適節(jié)能的和諧環(huán)境。

四、  計算參數(shù)

表1 河北冬季室外設計計算參數(shù)

季節(jié)參數(shù)	平均最低溫度	極寒最低溫度	相對濕度%	室外平均風速（m/s）	大氣壓力KPa
冬季	-7	-15	55	1.5	102

表2冬季室內設計計算參數(shù)

參數(shù)	室內溫度（℃）	相對濕度%	氣流速度（m/s)
冬季	20±2	45	≤0.3

 

五、 供熱熱負荷計算

超低溫空氣源熱泵選型，依據(jù)《采暖及通風空調設計手冊》集中采暖熱負荷由外圍護結構和內圍護結構的基本耗熱量及其附加耗熱量和冷空氣滲透耗熱量組成，根據(jù)河北冬季室外溫度參數(shù)設計單位熱負荷指標為60W/㎡。

由于考慮到本項目供暖面積大,且比較分散,所以擬投建兩個集中供暖熱站,這樣可減少管網(wǎng)的熱損失及投資費用的減少，各熱站可根據(jù)使用情況獨立控溫，使用更加靈活，運行費用獨立核算，運行費用有較大的節(jié)省空間。

1#熱負荷確定；

            Q1=28000×60=1680kw

結合建筑物特點及氣候條件，1#供熱站配置超低溫空氣源熱泵在平均最低溫度-7℃的工況下輸出熱量應≥1680kw才可滿足使用要求。

2#熱負荷確定；

            Q1=30000×60=1800kw

結合建筑物特點及氣候條件，2#供熱站配置超低溫空氣源熱泵在平均最低溫度-7℃的工況下輸出熱量應≥1800kw才可滿足使用要求。

六、 運行費用的分析

供熱站預測能耗，計算耗電總量，按照每天供熱運行8小時，供熱季120天，電價0.8元/度折合每平方（整個采暖季）運行成本，室內溫度達到20℃±2℃，以下預測能耗不含系統(tǒng)循環(huán)水泵運行能耗。

系統(tǒng)	系統(tǒng)
建筑所需熱量	3480kw
熱源設備	超低溫空氣源熱泵
能源熱值	860大卡/度
效率（COP ）	2.7
實際熱值	860大卡×2.7＝2322大卡/度
電價	0.8元/度，不計峰谷用電價
供暖季每平方運行成本估算（4個月采暖季每天運行8小時）	（3480×860）÷2322大卡×8小時×120天×0.8元/度÷58000㎡≈17元/㎡ 備注；1kw熱量=860大卡熱量
安全及環(huán)保	清潔能源無污染，能耗小，利用空氣源熱泵采暖已經(jīng)得到國家政府認可，且有些地方政府出臺相關政策補貼，利用空氣源熱泵采暖是北方寒冷地區(qū)采暖大趨勢。為北方藍天貢獻。

 

七、 系統(tǒng)原理

   空氣源熱泵通過極少的電能吸收空氣中大量的低溫熱能，經(jīng)過壓縮機的壓縮變?yōu)楦邷責崮?，傳遞水中將水加熱，熱水通過地暖管用于供暖

環(huán)保節(jié)能

供暖的動力是免費的空氣熱能，只需在吸收空氣熱能時消耗稍許的電力，而熱效率高達270%-430%，與傳統(tǒng)能源相比，不僅熱效率高，還避免了使用化工能源造成污染物排放，做到了節(jié)能環(huán)保雙重功效。

安全可靠

采取物理工作方法，整個供暖過程不會有有毒氣體產(chǎn)生，并且在這個過程中水電分離不會產(chǎn)生漏電事故。

低溫運行

不受環(huán)境影響，一年四季可用。無論是陰雨天還是寒冷冬季，熱泵機組的智能控制節(jié)省人力投入，可以保證全天候合成高溫熱源。