低溫商用直流變頻空氣源熱泵機(jī)組在北方學(xué)校煤

  近年來隨著我國(guó)推廣“煤改電”，各地出現(xiàn)了不少以空氣源熱泵為居民及辦公建筑進(jìn)行采暖的電暖樓，這些以電采暖為主要采暖方式的建筑物不僅起到了節(jié)能減排的作用，也提高了居民的生活質(zhì)量，同時(shí)為淘汰燃煤供暖提供了可行性方案。本文將以某省某縣中學(xué)大功率商用變頻采暖應(yīng)用項(xiàng)目為例，介紹空氣源熱泵集中供暖的優(yōu)勢(shì)，項(xiàng)目熱源建設(shè)單位某市節(jié)能設(shè)備有限公司，系統(tǒng)節(jié)能舒適度高，制熱環(huán)溫低至-35℃！看學(xué)校集中供暖案例

建筑物概況和用途簡(jiǎn)介

  該項(xiàng)目是為某兩所中學(xué)學(xué)生宿舍樓提供采暖設(shè)備，該校舍之前采用燃煤鍋爐采暖。冬季燃煤鍋爐大量使用，會(huì)導(dǎo)致空氣污染加重，居民生活質(zhì)量下降，根據(jù)生態(tài)環(huán)境部門的數(shù)據(jù)分析及煤改電項(xiàng)目來看，煤改電對(duì)空氣質(zhì)量的改良貢獻(xiàn)率超過20%，因此煤改電是清潔取暖工程的重要一環(huán)。北方2+26煤改電是重點(diǎn)改造區(qū)域，推進(jìn)北方的清潔取暖對(duì)減少霧霾、助力藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)具有重要意義。

設(shè)備配置概況和用途簡(jiǎn)介

  本地氣候?qū)倥瘻貛О霛駶?rùn)大陸型季風(fēng)性氣候，冬季寒冷干燥，降水較少，盛行西風(fēng)及西北風(fēng)，平均氣溫-6℃~ 5℃，偏冷月1月偏低溫度可達(dá)-15℃。兩所中學(xué)距離較近，氣候相似。建筑類型均為非住宅公共建筑，建筑物為三層框架結(jié)構(gòu)，建筑外墻做保溫處理，其A中學(xué)總建筑面積為7000平方米，配備5臺(tái)30HP定頻低溫空氣源熱泵機(jī)組，B中學(xué)建筑面積為8000平方米，配備6臺(tái)30HP直流變頻低溫空氣源熱泵機(jī)組。

甲方要求

空氣源熱泵設(shè)備要求:

  1.低溫空氣源熱泵機(jī)組名義工況的制熱性能系數(shù)COP不應(yīng)低于2.3;

  2.符合《低環(huán)境溫度空氣源熱泵（冷水）機(jī)組部分：工業(yè)或商業(yè)用及類似用途的熱泵（冷水）機(jī)組》（GB/T 25127.1-2010）中各項(xiàng)規(guī)定;

  3.機(jī)組應(yīng)能夠在不低于-20℃的環(huán)境中進(jìn)行供熱;

  4.應(yīng)具有先進(jìn)可靠的融霜控制，融霜時(shí)間總和不應(yīng)超過運(yùn)行周期時(shí)間的20％;

  5.機(jī)組不允許使用電輔助加熱。

設(shè)計(jì)方案

  1、設(shè)計(jì)依據(jù)

   1）《建筑給排水設(shè)計(jì)規(guī)范》

   2）《建筑給水排水及采暖工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》

   3）《熱泵熱水系統(tǒng)選用與安裝》

   4）《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50019-2003

   5）《通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50243-2002

   6）《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)程》DB13(J) 24-2000

   7）《地面輻射供暖技術(shù)規(guī)程》JGJ 142-2004

   8）《商用或工業(yè)用及類似用途的熱泵熱水機(jī)》GB/T 21362-2008

  2.采暖負(fù)荷計(jì)算的組成（Qn）

  冬季采暖通風(fēng)系統(tǒng)的熱負(fù)荷，應(yīng)根據(jù)建筑物消失和獲得的熱量確定：

   1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗熱量，包括基本耗熱量和附加耗熱量;

   2）加熱由門窗縫隙滲入室內(nèi)的冷空氣的耗熱量;

   3）加熱由門、孔沿及相鄰房間浸入的冷空氣的耗熱量；

   4）建筑內(nèi)部設(shè)備得熱；

   5）通過其他途徑消失或獲得的熱量。

  對(duì)于一般建筑層高在3m以下工程上可采用面積熱負(fù)荷法進(jìn)行概算。

  單位面積熱負(fù)荷法：

    Qn=K×qn×S

   式中：Qn—— 建筑物的采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷，W

   S —— 建筑物的建筑面積，m2；

   qn—— 建筑物的采暖單位面積熱負(fù)荷，W/m2，

   K —— 附加系數(shù)

  建筑各個(gè)區(qū)域的圍護(hù)結(jié)構(gòu)、冷空氣滲透情況均有差別，如需計(jì)算較為精細(xì)，應(yīng)根據(jù)各個(gè)區(qū)域在建筑中的位置（如：是否靠近外墻、外墻上的門窗）和門窗（是否有冷空氣滲透）進(jìn)行分別計(jì)算。

  3. 機(jī)組設(shè)計(jì)選型

   經(jīng)過計(jì)算，A中學(xué)總建筑面積為7000平方米，制熱總負(fù)荷為363KW.選擇5臺(tái)定頻低溫?zé)岜脵C(jī)組。

   B中學(xué)建筑面積為8000平方米，制熱總負(fù)荷為421KW。選擇6臺(tái)直流變頻低溫?zé)岜谩?nbsp; 

  4.配置

   A中學(xué)，配備5臺(tái)定速主機(jī)，2臺(tái)循環(huán)水泵（一用一備）

   B中學(xué)，配備6臺(tái)變頻主機(jī)，2臺(tái)循環(huán)水泵（一用一備）實(shí)際使用效果

  節(jié)能與環(huán)境保護(hù)

   1.商用直流變頻熱泵機(jī)組采用直流變頻壓縮機(jī)，利用先進(jìn)的變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)，保證了壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。變頻壓縮機(jī)的容量變化范圍為15%~99%以上, 超寬的變化范圍滿足住宅負(fù)荷變化需求，當(dāng)室內(nèi)負(fù)荷需求減小時(shí)，變頻壓縮機(jī)自動(dòng)運(yùn)行在低頻狀態(tài)下，節(jié)能減排更省錢；

   2.采用R410a冷媒，保護(hù)環(huán)境，沒有淘汰期限，沒有危險(xiǎn)且沒有傷害；

  3.根據(jù)氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在整個(gè)采暖季中，部分負(fù)荷天氣占85%以上，變頻機(jī)組可以根據(jù)供暖需要調(diào)整頻率輸出，使得水溫穩(wěn)定，大幅度減少機(jī)組開停機(jī)，做到平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)組耗電節(jié)省20%；

  4.2019年11月采暖季開始階段，建科院針對(duì)該項(xiàng)目變頻與定頻系統(tǒng)進(jìn)行跟蹤式監(jiān)測(cè)：

   變頻機(jī)組在整個(gè)采暖季各個(gè)階段COP較定頻系統(tǒng)均有改良，提升比例6%-21.6%。

   變頻機(jī)組根據(jù)建筑負(fù)荷提供穩(wěn)定輸出量，保證室內(nèi)溫度需求的前提下，通過頻率調(diào)節(jié)，使機(jī)組運(yùn)行在效能高的負(fù)荷點(diǎn)：

   同時(shí)，變頻機(jī)組搭載先進(jìn)除霜邏輯，在易結(jié)霜工況下，通過控制器精細(xì)計(jì)算，對(duì)機(jī)組結(jié)霜量準(zhǔn)確判斷，保證機(jī)組在結(jié)霜情況下及時(shí)除霜，在未結(jié)霜情況下不除霜，相對(duì)于以往傳統(tǒng)的定時(shí)除霜，變頻機(jī)組在結(jié)霜工況下，性能明顯提升：

   通過整個(gè)采暖季數(shù)據(jù)采集和分析，變頻與定頻機(jī)組對(duì)比結(jié)果：

   1).變頻機(jī)組在運(yùn)行過程中可以根據(jù)負(fù)荷需求自動(dòng)調(diào)節(jié)，在部分負(fù)荷階段，充分利用蒸發(fā)器和冷凝器面積，既提高機(jī)組能效，又可減緩結(jié)霜，降低除霜損失；

   2).在結(jié)霜工況下，變頻機(jī)組可以通過精細(xì)計(jì)算，減少機(jī)組結(jié)霜量與除霜次數(shù)，降低機(jī)組除霜過程的能耗；

   3).變頻機(jī)組啟停次數(shù)少，相對(duì)于定速依靠開停機(jī)平衡負(fù)荷的方式，功耗明顯降低。

舒適性

  1.商用直流變頻熱泵機(jī)組通過輸出冷/熱水的方式，滿足室內(nèi)側(cè)制冷或制熱需求，有別于制冷劑直接蒸發(fā)系統(tǒng)，用水作為載冷劑，避免了因部分室內(nèi)機(jī)關(guān)閉而引起的送風(fēng)溫度波動(dòng)。溫度傳遞更加合理平穩(wěn)，在滿足室內(nèi)溫度需求的同時(shí)，很好的保證了室內(nèi)空氣濕度，更符合人體健康需求，舒適度高；

  2.商用直流變頻熱泵機(jī)組采暖出水溫度高達(dá)60℃，末端使用靈活，地暖、風(fēng)機(jī)盤管和散熱片均可使用，并可與水系統(tǒng)直接連接，無需額外的制冷劑-水換熱系統(tǒng)，一步到位，安裝方便；

  3.機(jī)組采用先進(jìn)的降噪設(shè)計(jì)，滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)音低至70分貝，部分負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下可低至55分貝。個(gè)性地靜音模式功能，為家居環(huán)境提供更多噪音解決方案， 尤其夜間靜音模式，不影響用戶睡眠質(zhì)量。

用戶評(píng)價(jià)

  1.室內(nèi)溫度波動(dòng)小，房間溫度維持在20℃左右，舒適性高；

  2.機(jī)組運(yùn)行范圍寬廣，制熱環(huán)溫可低至-35℃，在極寒天氣，依然能穩(wěn)定輸出熱量；

  3.機(jī)組搭載智能控制系統(tǒng)，內(nèi)置DTU物聯(lián)網(wǎng)卡，監(jiān)控中心實(shí)時(shí)連接，實(shí)現(xiàn)機(jī)組無人值守，方便運(yùn)行管理，降低售后。

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