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这样就可以尽量让热泵在白天温度较高的时候工作,而温度低时交给电锅炉。这种方式主机怎么选?末端又怎么改呢?
选型要考虑建筑总热负荷
因为空气源热泵都是在白天工作,寒冷地区冬季白天的平均温度一般都是在0℃以上,机组的工作效率相对也比较高,所以我们要参考的是0℃时机组的制热量;而严寒地区冬季白天的平均温度也是在-5℃以上,那么空气源热泵主机在选型时要按环境温度-5℃时的制热量计算。
因为集中供热只有寒冷地区和严寒地区,也只有这两个区域有国家标准,因此夏热冬冷地区商业项目很少有暖气片的,这里也就不做考虑。
在进行主机选型时要考虑的是建筑的总热负荷(总热负荷=给定的单位面积的热负荷×建筑物的总建筑面积)。
山东某地的空气源热泵小区集中供暖实景。图由中广欧特斯提供
以北京(寒冷地区)某10000平米的小区采暖项目,给定的热负荷为45w/㎡,那么总热负荷为45w×10000=450kw,而25p空气源热泵在0℃的制热量大概是60kw(这个数值每个厂家的产品有些出入),输入功率大约为23.7kw。那么,我们可以很容易地计算出这个项目需要的25P台数=450kw/60kw=7~8台。
除了空气源热泵机组的选型外,晚上工作的电锅炉也要选,还是按总负荷来计算。上面我们已经算出来总负荷是450kw,那么这个项目就需要配置一台制热功率为450kw的电锅炉。
老旧小区一般不改末端
老旧小区暖气片末端改造非常麻烦,一般都会要求不要改末端,所以我们也不用对末端进行改造,维持原来的系统就可以了——晚间循环水供水温度50~70℃,供回水温差15~20℃;白天循环水供水温度45~50℃,供回水温差15℃。
大家这时候肯定会怀疑:空气源热泵的供回水温差是5℃,这里变成15℃怎么也可以?还是那个公式:热功率=温差×流量。因为空气源热泵的供水温度降低,散热量也就比晚上少了,散热功率降低,温差也就自然小了,这样的情况下15℃的温差没问题,具体接下来会详细讲。
空气源 电锅炉,运行更节能
那为什么不直接用一个电锅炉呢?为何还要加7~8台25P空气源主机,这样成本增加了很多啊?我们算一下运行费用就明白了。
还是北京某10000平米小区那个项目。查《全国主要城市采暖耗热量指标和采暖设计热负荷指标》(见表2),可知北京采暖期天数为123天,节能住宅的平均耗热指标为20.6w/㎡(非节能建筑的热耗指标差不多是节能建筑的一倍);北京白天16个小时的电价是0.5元/度,晚间8个小时0.1元/度(谷电0.3元/度,政府两级补贴0.2元/度);白天空气源热泵热泵的COP拟为3.0(白天温度高完全可以达到)。
我们可以先计算出每平方米的耗能=20.6w×24h×123d=60.8kwh,那么每平方米的运行费用=白天空气源热泵运行费用 夜间电锅炉运行费用=60.8kwh×16/24h×0.5元/kwh×1/3(COP) 60.8kwh×8/24h×0.1元/kwh=8.78元;10000平米的冬季采暖费用则为8.78万元。
如果全是电锅炉在工作,则每平方米的运行费用=60.8kwh×16/24h×0.5元/kwh 60.8kwh×8/24h×0.1元=22.3元;10000平米的冬季采暖费用为22.3万元,比前面的方案每年多出13.5万元。
主机串联做同程,避免供回水温差过大
前面说了末端不改造,空气源热泵系统出水温度45~50℃、供回水温差15℃怎么解决?我们在安装主机时可以采用两台主机串联的方式,几组串联机组做成同程:回水温度35℃,先进入到第二台空气源热泵主机,温度提升至42.5℃,然后再进入到第一台空气源热泵主机,温度再次提升至50℃。(见下图)