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66天供暖+98天制冷,来看热泵两联供耗电量有多低

时间:2019-11-14 10:27来源:未知 作者:dxm 点击:

  热泵商学院金牌讲师康旭辉,于2017年底为自己在西安的办公室安装了一套毛细管地面辐射冷暖系统,选择了一台15HP的空气源热泵超低温冷暖机组,正常使用并做好了数据的收集、以及对系统不断的修正,得到这样一份详实的数据。
 66天供暖+98天制冷,来看热泵两联供耗电量有多低
  2019.01.09~03.15,累计供暖66天。耗电量为9000kW·h,平均每日耗电量约136kW·h,单位面积日耗电量约0.38kW·h。
 
  2019.06.04~09.09,持续98天。累计耗电量约5950kW·h,平均每日耗电量约60kW·h,单位面积日耗电量约0.17kW·h。
 
  一、项目概况
 
  本项目位于陕西省西安的办公楼,整栋建筑结构类型为钢结构标准厂房,整幢建筑物无集中供暖及制冷,上层、下层及东户均无供暖制冷措施。
 
  项目建筑面积560㎡,敷设完地暖和地板后层高4.0m,南侧外墙整面为双层玻璃幕墙,西侧外墙为空心砖墙,西外窗玻璃为双层玻璃,窗墙比为20%,北侧窗墙比为60%。
 
  二、项目需求
 
  本项目拟建立一个空气源热泵作为冷热源节能、舒适、智能的运行管理平台,实现系统能耗监测,节能产品、技术应用、测试、试验/试验功能,为系统节能运行、环境参数、节能调节、露点控制等提供分析数据,为空气源热泵节能/舒适系统运行数据模型提供数据。
 
  系统设计、安装可视化、效果可体验,数据可分析、产品可试用、技术可试验,项目可完善。
 
  三、设计思路
 
  装修之前对项目维护结构针对性调研和分析,用较低成本完善保温,避免不必要的热损耗和钢结构建筑易出现的“热桥效应”。
 
  充分利用冬季自由热对建筑物的蓄热,主要采用地面辐射冷暖系统解决冬季制热、夏季制冷的需求。采用系统独立冷/热计量系统,并实时完成热量/冷量/流量/温度等数据数据采集、监测、存储、分析。
 
  采用热泵、系统水泵、地面循环水泵的分级用电计量系统,并实时进行数据监测、采集、存储、分析。对典型室内温度实时采集,了解不同工况下室内温度的分布情况和一致性,判断系统的平衡和自由热对局部温度的影响。“基于气候补偿的分布式混水循环系统”实现“按需取热/冷”,调节水温,控制露点。
 
  末端采用保温地暖模块,减小传热系数,避免热量通过楼板传输至下层住户,同时敷设毛细地暖管。
 
  末端增加风机盘管系统。主要解决:按需调温、按需除湿、空气扰动。承压水箱解决缓冲、排气、蓄能、排污、除霜、峰谷电利用的问题,增加新风系统提高环境质量,感知舒适。预留新风除湿功能。
 
  四、主机选型
 
  选择一台15P低温空气源热泵冷暖机组,其主要参数见表1。
 
  单纯以风机盘管作为末端对流换热时,此主机制冷量可能偏小,但办公室内均匀分布6000米内径约5mm,间距50mm的PERT管,制冷辐射换热面积大,换热也更加均匀,故选用运行功率较低的主机。
 
  采用水泵的变频功能,实现末端变流量工况下变频工作控制方式,以及变频调节引起的流量变化对热泵运行参数的变化和能耗影响。
 
  五、系统设计
 
  安装一个1吨的保温蓄能水箱,在室外温度较好、热泵运行效率较高情况下,将冷、热量制出并贮存在水箱内,满足极限温度下的供暖、制冷需求。
 
  根据系统要求选取了一台功率为1.5kW的循环泵,该水泵可保证机和风机盘管末端系统的循环,主机出水直供至末端,末端回水通过该水泵提供动力从承压水箱内抽出,输送至主机进水口。
 
  同时在会议室内安装了分布式混水循环泵,仅作为毛细管地面辐射制冷热系统的循环动力,功率0.35kW,噪音亦在可接受范围内。
 
  变频器对主机循环泵进行变频,满频率为50HZ,运行频率调控至45HZ。
 
风盘末端系统主管路为水平同程系统,水流经每个风机盘管末端后回到主机的总的循环路程是相等的,消除远近端出现的流量失调而引起冷热不均现象。根据各房间面积不同选取不同型号及数量的风机盘管见表2。

  面积 风盘型号 数量
会议室 66㎡ FP-136 2台
办公室 14㎡ FP-51 6台
总经理室 22㎡ FP-85 1台
休闲区 38㎡ FP-136 1台
前厅 31㎡ FP-136 1台
水吧 12㎡ FP-51 1台
办公区 80㎡ FP-102 3台
 
  使用φ10*2.0的PERT管6000m,以50mm间距均匀分布至各区域,以进口环保石墨聚苯原料制作的保温模块特有沟槽悬空设计,将PERT管分布在沟槽之中,有效降低水泥层找平厚度,节省层高空间。
 
  补水系统位于会议室内,自来水给水经前置过滤器后,直补至系统。
 
  六、调控方式
 
  冬季供暖运行时,风机盘管基本不开启,通过毛细地暖管辐射制热。工作日8:00主机自动开机,根据室外环温通过气候补偿调节设置主机出水温度,17:00切换至防冻模式,出水温度调低。冬季供暖运行时,主机同系统循环泵联动,到达设置温度,主机停-循环泵停。
 
  地暖循环泵作为“气候补偿的分布式混水循环系统”的组成部分,依据室外温度/室内温度-时间段温度要求-依据运行曲线-调节阀门开度-接近目标水温-接近目标室内温度。
 
  整个供暖季主机出水温度在33℃~40℃范围内调节,地暖水温在28℃~35℃范围内调节。并根据上下班时间和节假日采用采用分时分温动态调节。比如:供暖初和供暖末主机出水温度33℃,严寒期,主机出水温度为40℃,在下班、节假日非工作时间房间内只需防冻运行即可。供暖季风盘几乎不使用。
 

时间 16:30
混水温度 12.1℃
分水管 7℃
集水管 17℃
分集水器附近 15℃
办公室地表 26℃
会议室地表 28℃
大厅地表 20℃
散流器 16℃
风道 18℃
室内 26.1℃
湿度 61%
 
  夏季制冷运行时,风机盘管仅起辅助除湿作用,主要通过毛细管地暖制冷调节,通过室外/室内温度-调节电动调节阀开度-改变混水温度-降低/提高地面温度-参考露点温度-达到室内温度要。以地表温度高于露点温为目标控制混水温度,以室内温度作为舒适度目标调节混水温度。
 
  查焓湿图:当室内温度26℃、室内相对湿度60%时,相应的露点温度为17.5℃,此时的混水温度为12.1℃,地表温度为20℃。
 
  产生结露现象的部位有:裸露的分集水器及一小段供回水管。
 
  结论:混水温度与露点温度的间接相关性、地表温度与混水温度的直接相关性、地表温度与露点温度的直接相关性。地表温度和露点温度有直接关系。
 
  混水温度低于露点温度不会产生结露现象(例如各区域地面),混水温度过低会导致地表温度过低,当地表温度或物体表面温度降至露点温度以下时(例如分集水管位置),将会产生结露现象,因此防止结露的方式是让地表温度高于露点温度。
 
  在相对封闭的室内空间内,当可以采集室内温度作为参数时候,则以室内温度为目标调节出水温度/混水温度。以地表温度高于露点温为目标控制混水温度。也就是说,室内温度、室内湿度、地表温度、露点温度是在调节主要参数,而室外温度、室外环境湿度仅作为参考值与室内温度调节和露点温度控制无关。
 
  目前用了两种方式,一个是通过直读式温度采集器来采集地板内部的温度;第二种是用测温枪来测地板的温度,参考系统的供水温度、回水温度,混水温度,以及空气湿度。(注:这是康旭辉经过一年多的结论,欢迎同行交流和讨论)
 
  七、整体能耗
 
  据康旭辉介绍,整个办公室安装多个无线室温采集器监测不同区域的温度。
 
  1.供热耗电量
 
  于2019年1月9日开启空气源热泵供暖,运行至2019年3月15日,电表储存的上个供暖季的耗电量为9000kW·h,可计算出累计供暖66天,平均每日耗电量约136kW·h,单位面积日耗电量约0.38kW·h。
 
  2.冬季耗热量
 
  超采用声波热量表所采集耗热量,由2019年1月9日开机起至3月5日持续56天,累计耗热量约19130kW,日耗热量约342kW,单位面积日耗热量约0.97kW,若以连续供暖24h计算,单位面积热负荷指标为40w/㎡(非工作时间内机组仅防冻低温运行)
 
  3.制冷耗电量
 
  制冷于6月4日至9月9日共持续98天,累计耗电量约5950kW·h,平均每日耗电量约60kW·h,单位面积日耗电量约0.17kW·h。
 
  4.夏季耗冷量
 
  超声波热量表所采集的累计耗冷量约15637kW,日耗热冷约160kW,单位面积日耗冷量约0.45kW,若以连续制冷9h计算(每日8点自动开机,5点自动停机),单位面积冷负荷指标为50W/㎡(通过地面辐射制冷,风机盘管末端仅起快速制冷并辅助除湿作用)。

(责任编辑:dxm)
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