低溫商用直流變頻空氣源熱泵機組在北方學校煤

  近年來隨著我國推廣“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量，同時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大功率商用變頻采暖應用項目為例，介紹空氣源熱泵集中供暖的優(yōu)勢，項目熱源建設單位某市節(jié)能設備有限公司，系統(tǒng)節(jié)能舒適度高，制熱環(huán)溫低至-35℃！看學校集中供暖案例

建筑物概況和用途簡介

  該項目是為某兩所中學學生宿舍樓提供采暖設備，該校舍之前采用燃煤鍋爐采暖。冬季燃煤鍋爐大量使用，會導致空氣污染加重，居民生活質量下降，根據生態(tài)環(huán)境部門的數據分析及煤改電項目來看，煤改電對空氣質量的改良貢獻率超過20%，因此煤改電是清潔取暖工程的重要一環(huán)。北方2+26煤改電是重點改造區(qū)域，推進北方的清潔取暖對減少霧霾、助力藍天保衛(wèi)戰(zhàn)具有重要意義。

設備配置概況和用途簡介

  本地氣候屬暖溫帶半濕潤大陸型季風性氣候，冬季寒冷干燥，降水較少，盛行西風及西北風，平均氣溫-6℃~ 5℃，偏冷月1月偏低溫度可達-15℃。兩所中學距離較近，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構，建筑外墻做保溫處理，其A中學總建筑面積為7000平方米，配備5臺30HP定頻低溫空氣源熱泵機組，B中學建筑面積為8000平方米，配備6臺30HP直流變頻低溫空氣源熱泵機組。

甲方要求

空氣源熱泵設備要求:

  1.低溫空氣源熱泵機組名義工況的制熱性能系數COP不應低于2.3;

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

  3.機組應能夠在不低于-20℃的環(huán)境中進行供熱;

  4.應具有先進可靠的融霜控制，融霜時間總和不應超過運行周期時間的20％;

  5.機組不允許使用電輔助加熱。

設計方案

  1、設計依據

   1）《建筑給排水設計規(guī)范》

   2）《建筑給水排水及采暖工程施工質量驗收規(guī)范》

   3）《熱泵熱水系統(tǒng)選用與安裝》

   4）《采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》GB50019-2003

   5）《通風與空調工程施工質量驗收規(guī)范》GB50243-2002

   6）《民用建筑節(jié)能設計規(guī)程》DB13(J) 24-2000

   7）《地面輻射供暖技術規(guī)程》JGJ 142-2004

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

  2.采暖負荷計算的組成（Qn）

  冬季采暖通風系統(tǒng)的熱負荷，應根據建筑物消失和獲得的熱量確定：

   1）圍護結構的耗熱量，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）建筑內部設備得熱；

   5）通過其他途徑消失或獲得的熱量。

  對于一般建筑層高在3m以下工程上可采用面積熱負荷法進行概算。

  單位面積熱負荷法：

    Qn=K×qn×S

   式中：Qn—— 建筑物的采暖設計熱負荷，W

   S —— 建筑物的建筑面積，m2；

   qn—— 建筑物的采暖單位面積熱負荷，W/m2，

   K —— 附加系數

  建筑各個區(qū)域的圍護結構、冷空氣滲透情況均有差別，如需計算較為精細，應根據各個區(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）進行分別計算。

  3. 機組設計選型

   經過計算，A中學總建筑面積為7000平方米，制熱總負荷為363KW.選擇5臺定頻低溫熱泵機組。

   B中學建筑面積為8000平方米，制熱總負荷為421KW。選擇6臺直流變頻低溫熱泵。  

  4.配置

   A中學，配備5臺定速主機，2臺循環(huán)水泵（一用一備）

   B中學，配備6臺變頻主機，2臺循環(huán)水泵（一用一備）實際使用效果

  節(jié)能與環(huán)境保護

   1.商用直流變頻熱泵機組采用直流變頻壓縮機，利用先進的變頻驅動技術，保證了壓縮機運轉的穩(wěn)定性。變頻壓縮機的容量變化范圍為15%~99%以上, 超寬的變化范圍滿足住宅負荷變化需求，當室內負荷需求減小時，變頻壓縮機自動運行在低頻狀態(tài)下，節(jié)能減排更省錢；

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

  3.根據氣象數據統(tǒng)計，在整個采暖季中，部分負荷天氣占85%以上，變頻機組可以根據供暖需要調整頻率輸出，使得水溫穩(wěn)定，大幅度減少機組開停機，做到平穩(wěn)運轉，機組耗電節(jié)省20%；

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

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

   變頻機組根據建筑負荷提供穩(wěn)定輸出量，保證室內溫度需求的前提下，通過頻率調節(jié)，使機組運行在效能高的負荷點：

   同時，變頻機組搭載先進除霜邏輯，在易結霜工況下，通過控制器精細計算，對機組結霜量準確判斷，保證機組在結霜情況下及時除霜，在未結霜情況下不除霜，相對于以往傳統(tǒng)的定時除霜，變頻機組在結霜工況下，性能明顯提升：

   通過整個采暖季數據采集和分析，變頻與定頻機組對比結果：

   1).變頻機組在運行過程中可以根據負荷需求自動調節(jié)，在部分負荷階段，充分利用蒸發(fā)器和冷凝器面積，既提高機組能效，又可減緩結霜，降低除霜損失；

   2).在結霜工況下，變頻機組可以通過精細計算，減少機組結霜量與除霜次數，降低機組除霜過程的能耗；

   3).變頻機組啟停次數少，相對于定速依靠開停機平衡負荷的方式，功耗明顯降低。

舒適性

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

  2.商用直流變頻熱泵機組采暖出水溫度高達60℃，末端使用靈活，地暖、風機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.機組采用先進的降噪設計，滿負荷運行狀態(tài)下運轉音低至70分貝，部分負荷運行狀態(tài)下可低至55分貝。個性地靜音模式功能，為家居環(huán)境提供更多噪音解決方案， 尤其夜間靜音模式，不影響用戶睡眠質量。

用戶評價

  1.室內溫度波動小，房間溫度維持在20℃左右，舒適性高；

  2.機組運行范圍寬廣，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.機組搭載智能控制系統(tǒng)，內置DTU物聯(lián)網卡，監(jiān)控中心實時連接，實現(xiàn)機組無人值守，方便運行管理，降低售后。

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