案例丨山东6.8万㎡热泵集中供暖项目节能分析_空气能热泵供暖系统工作原理
暖如家
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2024-05-16 12:49:34
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空气源热泵作为冷热源的系统既解决了夏季空调的需要，又可在冬季提供舒适的温水地板采暖，近几年在华北等地区得到广泛推广应用。本文济南市高墙王小区集中供暖项目为例，对空气源热泵地板辐射采暖系统采暖期系统运行能耗与室内环境温度进行实时监测，用以分析空气源热泵集中供暖系统在华北地区应用并推广的可行性、可靠性。
一、工程概况
本工程为济南市高墙王小区集中供暖项目，项目地址位于济青高速零点以南、将军路西侧。本项目涉及的供暖范围为高墙王小区13#～18#楼，共六栋住宅楼，总建筑面积为67742㎡。项目所有建筑均为多层结构节能建筑，采暖末端为地板采暖，现巳铺设完毕。
该项目属济南热力有限公司供暖范围，小区换热站巳经建成，但由于一次管网供热能力不足及国家能源政策的调整，拟改为新能源集中供热模式，即热泵热源站集中供暖模式。小区内配备1250kVA变压器室一座，为新能源热源站提供电力需求。
本项目利用低温型空气源热泵机组制取热媒水供住宅楼进行冬季采暖。这种新能源集中供暖摸式取代传统集中供暖以及燃煤、燃油、燃气、电热等采暖方式，在-25℃低温型环境下，配合未端地板采暖系统在采暖期进行供暖，能正常高效运行，无需辅助电加热。该系统稳定性强、可靠性高，制热效果好，环保尤污染，且无需专人管理。选集中供暖空气能，我们可以参考空气能集中供暖十大品牌，品质更放心。
二、空气源热泵集中供暖系统设备选择
针对高墙王小区六栋住宅楼在冬季设计低温型热泵供暖机组＋末端地板采暖系统，具体设备选型如下：
1.本工程设计热源采用低温型空气源热泵机组39台，单台制热量52.5kW(-7℃工况），室内设计温度：大于等于l8℃，设计热负荷指标：30W//㎡(-7℃工况），总设计热负荷2030kW。
2.循环水泵：采用单级单吸立式离心泵两台，流量285m³/h，扬程30米，一用一备。
3.水处理装置：采用全自动软水器一套，处理水量2T/H。
4.冬季热水供水温度为35～45℃，回水温度21～31℃，采用两管制的采暖水系统，均为同程式布置。
5.供回水管道水平干管坡度0.003，供水管坡向与水流方向相反，回水管坡向与水流方向相同。系统最高处设自动排气阀，最低点设泄水装置。
三、实测系统概况
3.1测试内容
为了更好的检测系统运行，进而提高系统运行效率，保证采暖人员有一个舒适的室内环境。该系统通过室外温度采集点自动调节室内出水水温来控制室内温度（气候补偿），室内共6处测点，每栋楼一处测点，以便及时准确地得到室内环境温度。
为了更好地掌握系统运行，便于工作人员的操作管理，更好地发挥系统性能，系统中共有4组电能表，电能表1-3是3组热泵机组的耗电量，每组13台热泵；电能表4是循环、补水泵、水处理设备用电统计表。
在每年四个采暖月中，检测并汇集系统的供回水温度、室内外温度、供回水压力、瞬时流量、热量，以及累积的热量等数据，以便分析该系统的经济性可行性，如图1所示。
高墙王小区热泵热源站系统图
图1:高墙王小区热泵热源站系统图
3.2采暖期系统实测数据分析
3.2.1室内外温度实测分析
选取了采暖月(2014年12月；2015年1、2、3月）4个月当中的两个月的某测试日24小时室内外温度测试数据，通过分析室内外温度测试值的变化规律，进而观测空气源热泵地板采暖系统运行的室内采暖效果。
采暖月（2015年2月）某测试日的室内外温度变化情况
采暖月（2015年3月）某测试日的室内外温度变化情况
采暖月（2015年3月）某测试日的室内外温度变化情况
从图2、3中温度测试数据中可以看出，在测并出现当日温度最高温，之后温度逐渐降低，进入午夜后室外温度降至当日最低值，全天温度变化幅度在10℃。
尽管室外温度逐时变化，特别是在2015年3月室外温度变化幅度较大的情况下，该系统通过室外温度采集点自动调节室内出水水温控制室内温度（气候补偿），室内温度都能稳定地保持在23℃左右，变化幅度在2℃以内，能够满足人们在冬季采暖期对室内环境的温度要求。选空气能认准空气能十大名牌。
3.2.2供回水温度实测数据分析
选取了采暖月(2014年12月；2015年1、2、3月）4个月当中的后两个月的某测试日24小时系统的供回水温度测试数据，通过分析供回水温度测试值的变化规律，进而观测空气源热泵地板采暖系统运行的稳定性。
采暖月（2014年12月）某测试日供回水温度变化情况
采暖月（2015年3月）某测试日供回水温度变化情况
采暖月（2015年3月）某测试日供回水温度变化情况
从图4、5中温度测试数据中可以看出，供回水温度具有相似的变化规律：水温首先会逐渐升高，在14：00时达到最大值，之后会逐渐降低，供回水的水温变化幅度不大，平均供水温度维持在35.2℃左右，平均回水温度维持在30.4℃，供回水温度差平均为5℃。由此可知在整个采暖季中，虽然室外气候不断变化，但是系统始终能够处在一个良好的运行状态，节能效果显著。
3.3制热系数
热泵的制热系数为COP，也称为热泵的性能系数，是评价热泵运行经济性的重要指标。在实际应用中，当巳知热泵的制热最(kW)，以及输入功率时，计算出该热泵的制热系数。其计算方法为：COP=用户获得的热能（Q）÷热泵消耗的电能（W）。
采集时间月累计耗电量(kWh)月累计制热量(kWh)制热月平均性能系数采暖月1 265172.9 811861.11 3.
一、工程概况
本工程为济南市高墙王小区集中供暖项目，项目地址位于济青高速零点以南、将军路西侧。本项目涉及的供暖范围为高墙王小区13#～18#楼，共六栋住宅楼，总建筑面积为67742㎡。项目所有建筑均为多层结构节能建筑，采暖末端为地板采暖，现巳铺设完毕。
该项目属济南热力有限公司供暖范围，小区换热站巳经建成，但由于一次管网供热能力不足及国家能源政策的调整，拟改为新能源集中供热模式，即热泵热源站集中供暖模式。小区内配备1250kVA变压器室一座，为新能源热源站提供电力需求。
本项目利用低温型空气源热泵机组制取热媒水供住宅楼进行冬季采暖。这种新能源集中供暖摸式取代传统集中供暖以及燃煤、燃油、燃气、电热等采暖方式，在-25℃低温型环境下，配合未端地板采暖系统在采暖期进行供暖，能正常高效运行，无需辅助电加热。该系统稳定性强、可靠性高，制热效果好，环保尤污染，且无需专人管理。选集中供暖空气能，我们可以参考空气能集中供暖十大品牌，品质更放心。
二、空气源热泵集中供暖系统设备选择
针对高墙王小区六栋住宅楼在冬季设计低温型热泵供暖机组＋末端地板采暖系统，具体设备选型如下：
1.本工程设计热源采用低温型空气源热泵机组39台，单台制热量52.5kW(-7℃工况），室内设计温度：大于等于l8℃，设计热负荷指标：30W//㎡(-7℃工况），总设计热负荷2030kW。
2.循环水泵：采用单级单吸立式离心泵两台，流量285m³/h，扬程30米，一用一备。
3.水处理装置：采用全自动软水器一套，处理水量2T/H。
4.冬季热水供水温度为35～45℃，回水温度21～31℃，采用两管制的采暖水系统，均为同程式布置。
5.供回水管道水平干管坡度0.003，供水管坡向与水流方向相反，回水管坡向与水流方向相同。系统最高处设自动排气阀，最低点设泄水装置。
三、实测系统概况
3.1测试内容
为了更好的检测系统运行，进而提高系统运行效率，保证采暖人员有一个舒适的室内环境。该系统通过室外温度采集点自动调节室内出水水温来控制室内温度（气候补偿），室内共6处测点，每栋楼一处测点，以便及时准确地得到室内环境温度。
为了更好地掌握系统运行，便于工作人员的操作管理，更好地发挥系统性能，系统中共有4组电能表，电能表1-3是3组热泵机组的耗电量，每组13台热泵；电能表4是循环、补水泵、水处理设备用电统计表。
在每年四个采暖月中，检测并汇集系统的供回水温度、室内外温度、供回水压力、瞬时流量、热量，以及累积的热量等数据，以便分析该系统的经济性可行性，如图1所示。
高墙王小区热泵热源站系统图
图1:高墙王小区热泵热源站系统图
3.2采暖期系统实测数据分析
3.2.1室内外温度实测分析
选取了采暖月(2014年12月；2015年1、2、3月）4个月当中的两个月的某测试日24小时室内外温度测试数据，通过分析室内外温度测试值的变化规律，进而观测空气源热泵地板采暖系统运行的室内采暖效果。
采暖月（2015年2月）某测试日的室内外温度变化情况
采暖月（2015年3月）某测试日的室内外温度变化情况
采暖月（2015年3月）某测试日的室内外温度变化情况
从图2、3中温度测试数据中可以看出，在测并出现当日温度最高温，之后温度逐渐降低，进入午夜后室外温度降至当日最低值，全天温度变化幅度在10℃。
尽管室外温度逐时变化，特别是在2015年3月室外温度变化幅度较大的情况下，该系统通过室外温度采集点自动调节室内出水水温控制室内温度（气候补偿），室内温度都能稳定地保持在23℃左右，变化幅度在2℃以内，能够满足人们在冬季采暖期对室内环境的温度要求。选空气能认准空气能十大名牌。
3.2.2供回水温度实测数据分析
选取了采暖月(2014年12月；2015年1、2、3月）4个月当中的后两个月的某测试日24小时系统的供回水温度测试数据，通过分析供回水温度测试值的变化规律，进而观测空气源热泵地板采暖系统运行的稳定性。
采暖月（2014年12月）某测试日供回水温度变化情况
采暖月（2015年3月）某测试日供回水温度变化情况
采暖月（2015年3月）某测试日供回水温度变化情况
从图4、5中温度测试数据中可以看出，供回水温度具有相似的变化规律：水温首先会逐渐升高，在14：00时达到最大值，之后会逐渐降低，供回水的水温变化幅度不大，平均供水温度维持在35.2℃左右，平均回水温度维持在30.4℃，供回水温度差平均为5℃。由此可知在整个采暖季中，虽然室外气候不断变化，但是系统始终能够处在一个良好的运行状态，节能效果显著。
3.3制热系数
热泵的制热系数为COP，也称为热泵的性能系数，是评价热泵运行经济性的重要指标。在实际应用中，当巳知热泵的制热最(kW)，以及输入功率时，计算出该热泵的制热系数。其计算方法为：COP=用户获得的热能（Q）÷热泵消耗的电能（W）。
采集时间月累计耗电量(kWh)月累计制热量(kWh)制热月平均性能系数采暖月1 265172.9 811861.11 3.
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