某廠房低環(huán)溫空氣源熱泵系統(tǒng)供暖運行效果分析

2020-07-17 08:08:18王玥娜楊少兵

綠色科技 2020年10期

劉博，王玥娜，張雨，楊少兵

(1.蘭州高新技術新能源有限公司，甘肅蘭州 730010;2.蘭州交通大學，甘肅蘭州 730070)

1 引言

隨著2016年國務院下發(fā)《“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案》中目標的確定，能源消費燃煤總量要控制在50億t標準煤以內，SO2、NOx排放總量分別要控制在1580萬t、1574萬t，比上一個年度要下降15%[1]。在2017年《北方地區(qū)冬季清潔取暖規(guī)劃(2017～2021)》出臺，對清潔能源取暖有了明確要求，到2021年，電供暖(含熱泵)面積達到15億m2[2]。推進北方地區(qū)冬季清潔取暖等6個問題，都是關系廣大人民群眾生活的大事，是重大的民生工程、民心工程。由此，“清潔取暖”首次進入全國視野，在北方地區(qū)引起廣泛應用。在此大背景下，甘肅慧聯(lián)信息科技發(fā)展有限責任公司供暖項目采用了低環(huán)溫空氣源熱泵為廠房及辦公樓提供熱源。

2 項目概況及供暖系統(tǒng)介紹

2.1 項目概況

項目位于甘肅省慶陽市環(huán)縣，地屬溫帶大陸性季風氣候，旱、雹、風、凍、蟲五災俱全，尤以旱災為重。年平均氣溫9.2 ℃，無霜期200 d；年均降雨量300 mm左右，日照時間2600 h，蒸發(fā)量2000 mm。總供暖面積為2983. m2。其中包括鋼構結構廠房面積為1872 m2，鋼筋混泥土結構辦公樓面積為1111.7 m2。供暖熱源選用低環(huán)溫空氣源熱泵，廠房末端使用立式明裝風機盤管，辦公樓采用地暖供暖。由于廠區(qū)經(jīng)常性的停電，為防止停電期間無人值守時設備及管道凍裂，故整個供暖系統(tǒng)中加入防凍液(-25 ℃)代替軟化水。

2.2 供暖系統(tǒng)

該項目采用低環(huán)溫空氣源熱泵為熱源，由空氣源熱泵把系統(tǒng)中防凍液(-25 ℃)加熱到45 ℃，系統(tǒng)主管道分兩路送到采暖末端設備立式明裝風機盤管及地暖盤管為室內散熱，為便于獨立控制，辦公樓地暖盤管供回水主管道分別加裝蝶閥；防凍液(-25 ℃)溫度降到35 ℃時，再由循環(huán)水泵吸到低環(huán)溫空氣源熱泵加熱，整個系統(tǒng)循環(huán)如此運行。供暖系統(tǒng)如圖1所示。

3 供暖方案設計

熱負荷計算。按照相關規(guī)范(表1)要求，供暖期間工作時間廠房內溫度不低于12 ℃；冬季時，環(huán)縣最低環(huán)境溫度在-15～-10 ℃之間浮動，此時低環(huán)溫空氣源熱泵出水溫度45 ℃。建筑物熱負荷可按建筑外輪廓體積V(m3)估算：

Q=aqvV(Tn-Tw)

(1)

式(1)中，Q-供暖熱負荷(W)；qv-為建筑物供暖體積熱指標，見表1；V-建筑外輪廓體積(m3)；Tn-室內平均計算空氣溫度( ℃)；Tw-室外采暖計算溫度( ℃)；a-為修正系數(shù)，見表2。

利用表1、2查得體積熱指標，代入式(1)計算供暖熱負荷：建筑面積1872 m2的廠房熱負荷為246.46 kW，建筑面積1111.7 m2辦公樓熱負荷為92 kW(原設計值)，總的建筑熱負荷為338.46 kW。

根據(jù)上述計算熱負荷，選擇當環(huán)境溫度-15 ℃時，產(chǎn)熱量為91.8 kW的低環(huán)溫空氣源熱泵數(shù)量為4臺，低環(huán)溫空氣源熱泵總的制熱量為367.2 kW。廠房內安裝33臺制熱量為9.6 kW的立式明裝風機盤管，總制熱量為316.8 kW，末端立式明裝風機盤管散熱量比低環(huán)溫空氣源熱泵-15 ℃時制熱量總和高15%。

4 供暖效果分析

4.1 測量數(shù)據(jù)

由于辦公樓玻璃幕墻未安裝好，因此接地暖盤管供回水主管道上蝶閥關閉，低環(huán)溫空氣源熱泵機組斷電一臺，實測時實際運行低環(huán)溫空氣源熱泵機組3臺。

利用溫度檢測設備和低環(huán)溫空氣源熱泵機組溫控器，對低環(huán)溫空氣源熱泵供暖系統(tǒng)的運行情況進行測試，測試時間為2019年12月24日8:00至2020年2月2日8:00，測試內容包括：室外環(huán)境溫度、低環(huán)溫空氣源熱泵進出口溫度、低環(huán)溫空氣源熱泵水流量、供暖室內溫度(圖2)。