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66天供暖+98天制冷,來看熱泵兩聯供耗電量有多低

時間:?2019-11-14 10:27??來源:?未知 ??作者:?dxm ??點擊: ?

  熱泵商學院金牌講師康旭輝,于2017年底為自己在西安的辦公室安裝了一套毛細管地面輻射冷暖系統,選擇了一臺15HP的空氣源熱泵超低溫冷暖機組,正常使用并做好了數據的收集、以及對系統不斷的修正,得到這樣一份詳實的數據。
 66天供暖+98天制冷,來看熱泵兩聯供耗電量有多低
  2019.01.09~03.15,累計供暖66天。耗電量為9000kW·h,平均每日耗電量約136kW·h,單位面積日耗電量約0.38kW·h。
 
  2019.06.04~09.09,持續98天。累計耗電量約5950kW·h,平均每日耗電量約60kW·h,單位面積日耗電量約0.17kW·h。
 
  一、項目概況
 
  本項目位于陜西省西安的辦公樓,整棟建筑結構類型為鋼結構標準廠房,整幢建筑物無集中供暖及制冷,上層、下層及東戶均無供暖制冷措施。
 
  項目建筑面積560㎡,敷設完地暖和地板后層高4.0m,南側外墻整面為雙層玻璃幕墻,西側外墻為空心磚墻,西外窗玻璃為雙層玻璃,窗墻比為20%,北側窗墻比為60%。
 
  二、項目需求
 
  本項目擬建立一個空氣源熱泵作為冷熱源節能、舒適、智能的運行管理平臺,實現系統能耗監測,節能產品、技術應用、測試、試驗/試驗功能,為系統節能運行、環境參數、節能調節、露點控制等提供分析數據,為空氣源熱泵節能/舒適系統運行數據模型提供數據。
 
  系統設計、安裝可視化、效果可體驗,數據可分析、產品可試用、技術可試驗,項目可完善。
 
  三、設計思路
 
  裝修之前對項目維護結構針對性調研和分析,用較低成本完善保溫,避免不必要的熱損耗和鋼結構建筑易出現的“熱橋效應”。
 
  充分利用冬季自由熱對建筑物的蓄熱,主要采用地面輻射冷暖系統解決冬季制熱、夏季制冷的需求。采用系統獨立冷/熱計量系統,并實時完成熱量/冷量/流量/溫度等數據數據采集、監測、存儲、分析。
 
  采用熱泵、系統水泵、地面循環水泵的分級用電計量系統,并實時進行數據監測、采集、存儲、分析。對典型室內溫度實時采集,了解不同工況下室內溫度的分布情況和一致性,判斷系統的平衡和自由熱對局部溫度的影響。“基于氣候補償的分布式混水循環系統”實現“按需取熱/冷”,調節水溫,控制露點。
 
  末端采用保溫地暖模塊,減小傳熱系數,避免熱量通過樓板傳輸至下層住戶,同時敷設毛細地暖管。
 
  末端增加風機盤管系統。主要解決:按需調溫、按需除濕、空氣擾動。承壓水箱解決緩沖、排氣、蓄能、排污、除霜、峰谷電利用的問題,增加新風系統提高環境質量,感知舒適。預留新風除濕功能。
 
  四、主機選型
 
  選擇一臺15P低溫空氣源熱泵冷暖機組,其主要參數見表1。
 
  單純以風機盤管作為末端對流換熱時,此主機制冷量可能偏小,但辦公室內均勻分布6000米內徑約5mm,間距50mm的PERT管,制冷輻射換熱面積大,換熱也更加均勻,故選用運行功率較低的主機。
 
  采用水泵的變頻功能,實現末端變流量工況下變頻工作控制方式,以及變頻調節引起的流量變化對熱泵運行參數的變化和能耗影響。
 
  五、系統設計
 
  安裝一個1噸的保溫蓄能水箱,在室外溫度較好、熱泵運行效率較高情況下,將冷、熱量制出并貯存在水箱內,滿足極限溫度下的供暖、制冷需求。
 
  根據系統要求選取了一臺功率為1.5kW的循環泵,該水泵可保證機和風機盤管末端系統的循環,主機出水直供至末端,末端回水通過該水泵提供動力從承壓水箱內抽出,輸送至主機進水口。
 
  同時在會議室內安裝了分布式混水循環泵,僅作為毛細管地面輻射制冷熱系統的循環動力,功率0.35kW,噪音亦在可接受范圍內。
 
  變頻器對主機循環泵進行變頻,滿頻率為50HZ,運行頻率調控至45HZ。
 
風盤末端系統主管路為水平同程系統,水流經每個風機盤管末端后回到主機的總的循環路程是相等的,消除遠近端出現的流量失調而引起冷熱不均現象。根據各房間面積不同選取不同型號及數量的風機盤管見表2。

  面積 風盤型號 數量
會議室 66㎡ FP-136 2臺
辦公室 14㎡ FP-51 6臺
總經理室 22㎡ FP-85 1臺
休閑區 38㎡ FP-136 1臺
前廳 31㎡ FP-136 1臺
水吧 12㎡ FP-51 1臺
辦公區 80㎡ FP-102 3臺
 
  使用φ10*2.0的PERT管6000m,以50mm間距均勻分布至各區域,以進口環保石墨聚苯原料制作的保溫模塊特有溝槽懸空設計,將PERT管分布在溝槽之中,有效降低水泥層找平厚度,節省層高空間。
 
  補水系統位于會議室內,自來水給水經前置過濾器后,直補至系統。
 
  六、調控方式
 
  冬季供暖運行時,風機盤管基本不開啟,通過毛細地暖管輻射制熱。工作日8:00主機自動開機,根據室外環溫通過氣候補償調節設置主機出水溫度,17:00切換至防凍模式,出水溫度調低。冬季供暖運行時,主機同系統循環泵聯動,到達設置溫度,主機停-循環泵停。
 
  地暖循環泵作為“氣候補償的分布式混水循環系統”的組成部分,依據室外溫度/室內溫度-時間段溫度要求-依據運行曲線-調節閥門開度-接近目標水溫-接近目標室內溫度。
 
  整個供暖季主機出水溫度在33℃~40℃范圍內調節,地暖水溫在28℃~35℃范圍內調節。并根據上下班時間和節假日采用采用分時分溫動態調節。比如:供暖初和供暖末主機出水溫度33℃,嚴寒期,主機出水溫度為40℃,在下班、節假日非工作時間房間內只需防凍運行即可。供暖季風盤幾乎不使用。
 

時間 16:30
混水溫度 12.1℃
分水管 7℃
集水管 17℃
分集水器附近 15℃
辦公室地表 26℃
會議室地表 28℃
大廳地表 20℃
散流器 16℃
風道 18℃
室內 26.1℃
濕度 61%
 
  夏季制冷運行時,風機盤管僅起輔助除濕作用,主要通過毛細管地暖制冷調節,通過室外/室內溫度-調節電動調節閥開度-改變混水溫度-降低/提高地面溫度-參考露點溫度-達到室內溫度要。以地表溫度高于露點溫為目標控制混水溫度,以室內溫度作為舒適度目標調節混水溫度。
 
  查焓濕圖:當室內溫度26℃、室內相對濕度60%時,相應的露點溫度為17.5℃,此時的混水溫度為12.1℃,地表溫度為20℃。
 
  產生結露現象的部位有:裸露的分集水器及一小段供回水管。
 
  結論:混水溫度與露點溫度的間接相關性、地表溫度與混水溫度的直接相關性、地表溫度與露點溫度的直接相關性。地表溫度和露點溫度有直接關系。
 
  混水溫度低于露點溫度不會產生結露現象(例如各區域地面),混水溫度過低會導致地表溫度過低,當地表溫度或物體表面溫度降至露點溫度以下時(例如分集水管位置),將會產生結露現象,因此防止結露的方式是讓地表溫度高于露點溫度。
 
  在相對封閉的室內空間內,當可以采集室內溫度作為參數時候,則以室內溫度為目標調節出水溫度/混水溫度。以地表溫度高于露點溫為目標控制混水溫度。也就是說,室內溫度、室內濕度、地表溫度、露點溫度是在調節主要參數,而室外溫度、室外環境濕度僅作為參考值與室內溫度調節和露點溫度控制無關。
 
  目前用了兩種方式,一個是通過直讀式溫度采集器來采集地板內部的溫度;第二種是用測溫槍來測地板的溫度,參考系統的供水溫度、回水溫度,混水溫度,以及空氣濕度。(注:這是康旭輝經過一年多的結論,歡迎同行交流和討論)
 
  七、整體能耗
 
  據康旭輝介紹,整個辦公室安裝多個無線室溫采集器監測不同區域的溫度。
 
  1.供熱耗電量
 
  于2019年1月9日開啟空氣源熱泵供暖,運行至2019年3月15日,電表儲存的上個供暖季的耗電量為9000kW·h,可計算出累計供暖66天,平均每日耗電量約136kW·h,單位面積日耗電量約0.38kW·h。
 
  2.冬季耗熱量
 
  超采用聲波熱量表所采集耗熱量,由2019年1月9日開機起至3月5日持續56天,累計耗熱量約19130kW,日耗熱量約342kW,單位面積日耗熱量約0.97kW,若以連續供暖24h計算,單位面積熱負荷指標為40w/㎡(非工作時間內機組僅防凍低溫運行)
 
  3.制冷耗電量
 
  制冷于6月4日至9月9日共持續98天,累計耗電量約5950kW·h,平均每日耗電量約60kW·h,單位面積日耗電量約0.17kW·h。
 
  4.夏季耗冷量
 
  超聲波熱量表所采集的累計耗冷量約15637kW,日耗熱冷約160kW,單位面積日耗冷量約0.45kW,若以連續制冷9h計算(每日8點自動開機,5點自動停機),單位面積冷負荷指標為50W/㎡(通過地面輻射制冷,風機盤管末端僅起快速制冷并輔助除濕作用)。

(責任編輯:dxm)
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