很遗憾,因您的浏览器版本过低导致无法获得最佳浏览体验,推荐下载安装GOOGLE浏览器!

如何正确设计高纬度冰冷地区新能源采暖系统

2019-05-20  来自: 2019年马报传真图 浏览次数:68


如何正确设计高纬度冰冷地区新能源采暖系统

2019年马报传真图

2019年5月18日

 


近几年,席卷北方的“煤改电”采暖市场风起云涌,农村、各商业采暖和集中供暖领域的应用也越来越多,空气源热泵在北方市场得到了大量的应用,而且在地域上应用范围也越来越广,逐步向高纬度严寒地区推进;同时出现了各种各样电采暖锅炉和电热水器(机)及采暖末端改造设备,可谓百花齐放。但像空气源热泵一样,各种采暖设施应用于大型热泵采暖项目所遇到的难题也不少,给设计者和生产厂商提出了不少难题。

难题1:严寒地区热源主机如何选择?

例如严寒地区如何保证空气源热泵主机稳定、高效运行?在改造旧小区暖气片项目时如何合理设计系统?非节能建筑如何更加合理利用水箱蓄热……这些问题都制约了空气源热泵在北方地区推进进程。

空气源热泵受环境温度的影响比较大,温度越低,能效和稳定性也越差。目前,空气源热泵采暖市场主要还是以华北市场为主,冰冷地区和严寒地区的应用并不是很多。但是,严寒地区的市场容量非常大,对空气源热泵来说是一个必须要拿下的市场。

那么空气源热泵如何实现在严寒地区稳定高效地运行呢?2019年马报免费资料建议用空气源热泵+原子能电采暖热水机的多能源组合方式,利用峰谷电政策,让空气源热泵在白天温度高的时候工作,而晚上谷电段用原子能电采暖热水机来工作。

这样做有什么好处?因为低气温段都是在凌晨,也就3~4个小时,而-25℃以下的气温也基本都在这个时间段。在白天,即使是严寒地区,冬天也很少有-20℃的天气。晚上的时候空气源热泵不工作,只用原子能电采暖热水机工作,就可以保证采暖系统的正常运行。

而且,原子能电采暖热水机还有个优势,就是运行的时候没有噪音。晚上谷电段的电价一般不到白天电价的一半,这就相当于原子能电采暖热水机的COP达到了2.0以上,其实跟热泵运行耗能没多大区别。

而白天空气源热泵运行的时候,温度都在-20℃以上,平均温度可以达到-5℃以上,空气源热泵的COP可以达到2.5以上。这样配置的结果是,空气源热泵主机配置小,初期投资降低,而且运行也更加可靠。那么,这样的系统主机如何选型?先看空气源热泵主机的选型。

严寒地区冬季白天的平均温度在-5℃以上,那么空气源热泵就可以按环境温度-5℃时的制热量来计算。2019年马报免费资料先计算建筑的总热负荷,用单位面积的热负荷指标乘以建筑物的总建筑面积,然后根据空气源热泵主机在-5℃的制热量多少,来确定需要采配置多少台。

如:甘肃白银地区10000 m2小区采暖,假定是节能建筑,给定的热负荷指标为60w/m2,那么总热负荷即:10000 m2×60w/ m2=600kw;如果是用25P的空气源热泵主机,在-5℃下的制热量大概在50kw,输入功率大约为24kw,则需要25P机的台数为600kw/50kw=12台。

再看原子能电采暖热水机的选型。因为晚上谷电段只有原子能电采暖热水机在工作,所以原子能电采暖热水机要满足整个建筑的供暖需求。建筑的总热负荷不变,还是600kw,则需要原子能电采暖热水机的制热功率为600kw。

这里要说明一下,虽然空气源热泵主要是白天工作,但应该要满足主机能在-25℃环境下正常工作,确保系统在遇到极端温度时能够运行。另外润滑油、电气元件,包括导线都要耐低温。导线如果不耐低温,温度低的时候可能就裂了,这样机器的运行就会出现问题。而如果是一般的润滑油,在温度低的时候会凝固,这样一来电机就转不起来,所以润滑油也需要耐低温。电气元件也是如此,在采购时要向厂家说明。 

难题2:老旧小区暖气片如何改造?

空气源热泵能不能带暖气片采暖是很多人都想问的问题,答案肯定是可以的,只是适当增加相应的暖气片数量就行了。这里要说的是另外一种比较常见的情况,那就是末端系统不变,只改热源主机,这个是有难度的。

根据《GB50736-2012民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》,暖气片采暖有这么两个条件:

1、暖气片需要供水温度50~75℃,供回水温差大于20℃;

2、锅炉热源经二次换热后,二次管网的供水温度50~60℃(严寒地区大于70℃ ),供回水温差大于15℃。

这两个条件给空气源热泵带来了很大的难题:首先,空气源热泵在低温环境下产50℃以上的热水,能效比较低,不利于机组的正常运行;其次,空气源热泵供回水的合理温差只有5℃,如果温差要达到15℃以上,就会影响运行稳定的性。那么遇到这样的项目如何改造呢?较佳的方案还是采用原子能电采暖热水机+空气源热泵的热源系统配置形式。

1)无峰谷电的系统方案及主机选型

综合能效及工作能力方面,空气源热泵一般提供50℃以下的热水,再高的时候用原子能电采暖热水机来提升温度。如果暖气片的供回水温度是55℃/35℃(二次管网的供水温度是50~60℃,可以满足,也满足暖气片20℃的供回水温差),那么可以用两台空气源热泵主机串联,把水温从35℃提升至50℃,这样每台主机的进出水温差只有7.5℃,而50℃之后再用原子能电采暖热水机提升到55℃。

这样一来,空气源热泵是在低温段(35℃~50℃)工作,能效比较高,也有利于运行稳定而且还可以解决暖气片需要高温水、大温差的问题。

系统问题解决了,再看主机如何选型。空气源热泵是把35℃的水加热到50℃,而原子能电采暖热水机是把50℃的水加热到55℃,这个过程中空气源热泵的制热量占3/4,原子能电采暖热水机的制热量占1/4。那么,空气源热泵主机的台数=(工程的总热负荷×3/4)/热泵在计算温度下的制热功率;而原子能电采暖热水机的制热功率=工程的总热负荷×1/4。

举例说明:甘肃白银市10000平方米的老旧小区,单位面积热负荷为60w/㎡,那么建筑的总热负荷为600kw,25P空气源热泵在-5℃(查《全国主要城市采暖期耗热量指标和采暖设计热负荷指标》,甘肃白银市采暖室外计算温度为-10.3℃)的制热功率是45kw,所以选择25P机的台数为(600kw×3/4)/45kw=10台,考虑到是每两台串联,空气源热泵主机的台数只能是双数 10台,这里就选择10台。

选好了空气源热泵主机,再确定原子能电采暖热水机的制热功率。原子能电采暖热水机只负责50℃~55℃的升温,占总制热量的1/4,那么原子能电采暖热水机的制热功率=工程的总热负荷×1/4=600kw×1/4=150kw。但考虑到维修、备用还有极端天气等因素,原子能电采暖热水机建议至少选300kw,可以设置几个档,一般情况下用150kw就可以了。

2)有峰谷电的系统方案及主机选型

有峰谷电时,让原子能电采暖热水机在晚上谷电段工作,让空气源热泵在白天能效高的时候工作,无疑是好的方式。白天非谷电价时间段空气源热泵运行,两台热泵主机串联产45~50℃的热水(白天温度要求低),供回水温差15℃;晚上谷电时间段原子能电采暖热水机运行,产70~80℃的热水,晚间循环水供水温度50~70℃,供回水温差15~20℃。

既然空气源热泵只是白天工作,那么主机的选型根据冬季白天的平均温度来计算就可以了。比如在冰冷地区,冬季白天的平均温度在0℃以上,空气源热泵按环境温度0℃时的制热量计算;严寒地区冬季白天的平均温度在-5℃以上,空气源热泵就按环境温度-5℃时的制热量计算。

以甘肃白银市10000平小区采暖(有外墙保温)为例,给定的热负荷指标为45w/,则总热负荷为450kw,25p空气源热泵在0℃的制热量在60kw左右,那么需要的25P机的台数=450kw/60kw≈8台。

原子能电采暖热水机因为晚上独立工作,制热功率和总热负荷相同,则需要配备制热功率为450kw的原子能电采暖热水机一台。 

难题3:如何利用峰谷电水箱蓄热?

如果是节能建筑,用建筑墙体去蓄热是很好的方式,但如果不是节能建筑,墙体蓄热就不合适了,这时候可以考虑用水箱来蓄热,利用峰谷电价,在晚上谷电段的时候来加热水箱。而晚上给水箱蓄热时,用原子能电采暖热水机来制热,而不是用空气源热泵,因为原子能电采暖热水机可以制更高水温的热水,储存的热量更多。如果用空气源热泵来蓄热,在同等的蓄热量下,水箱的容积要大上好几倍。

那么,蓄热水箱的容积又如何计算呢?可以先计算每1吨水的蓄热量,然后根据建筑需要的蓄热量来确认。

假如蓄的是95℃的高温水,在晚间谷电价的时间段中,空气源热泵先把蓄热水箱中的水温从35℃提升到50℃上,然后再用原子能电采暖热水机把水温提升到95℃,这样总共提升了60℃的温差。1kg水加热1℃是1千卡,提升60℃即60千卡,则1吨水(容积1立方米)的蓄热量的60×1000=60000千卡。换算一下,则1吨水的蓄热量=60×1.16=69.6kwh(注:1000千卡≈1.16kWh)。

具体的计算可以以甘肃白银市1000平方米非节能建筑为例,按单位面积的热负荷为60w/ m2计算,则总热负荷为60kw。如果晚上谷电段有8小时,那么就可以储存8小时的热能,则需要的水箱容积为:60kw×8h/69.6kwh=6.9吨,所以水箱的容积约7吨。

可以计算下如果只用空气源热泵来蓄热,需要多大容积的水箱。空气源热泵只能蓄15℃的温差,1吨水(容积1立方米)的蓄热量=15×1.16=17.4kwh,则需要的水箱容积为60kw×8h/17.4kwh=27.6吨,也就是说需要一个28吨的蓄热水箱。一个28吨的水箱,加上保温和外包装,体积达到了30吨,放在建筑屋顶承重受不了,放在地面占地面积太大,所以仅仅用热泵来蓄热是很难实现的,配合原子能电采暖热水机。

水箱容积确定了,那么蓄好的95℃热水2019年马报免费资料怎么用?不同的末端对水温是有要求的,特别是地暖,国家要求地暖水温不能超过60℃。这时候就需要用一个二次循环系统。

例如末端要求水温是55℃,那么开始是空气源热泵来加热,把35℃的水加热到50℃,然后原子能电采暖热水机开始工作,热泵停止运行,由原子能电采暖热水机把水温提升至95℃。这时候蓄热水箱的水温是95℃,而末端要求的进回水温度是55℃/35℃,那么对于小系统,在水箱和末端之间要有一个混水器就行了,类似于热泵系统里面的热力膨胀阀,当水温高的时候减少流量,水温低时加大流量,让温度一致;大工程可以用板式换热器,装一个变频水泵,水泵的转速由温度来控制,也可以实现温度的均衡输出。

甘肃煤改电

这里可能有人会有疑问:在原子能电采暖热水机工作的时候,空气源热泵是不工作的,低环境温度下设备会不会被冻?其实不用担心,因为空气源热泵主机都有防冻功能,而且循环水还在里面流动,只要不断电是不会被冻的。

2019年马报传真图是一家生产销售甘肃ETON原子能电采暖热水机,ETON落地式工业半导体电锅炉,ETON半导体壁挂式电锅炉,ETON航空陶瓷半导体加热器,电暖炕板,水暖炕板,电暖墙画,真空超导暖气片产品与服务的企业.

联系方式

手机:18919436909

座机:0943-8836273

400:400-160-0979

地址:甘肃省白银市白银区高新区兰包路333号(08)5幢1-01(孵化器基地)科研一号楼208室

CopyRight ? 版权所有: 2019年马报传真图 网站地图 XML


扫一扫访问移动端
XML 地图 | Sitemap 地图