低温商用直流变频空气源热泵机组在北方学校煤

  近年来随着我国推广“煤改电”，各地出现了不少以空气源热泵为居民及办公建筑进行采暖的电暖楼，这些以电采暖为主要采暖方式的建筑物不仅起到了节能减排的作用，也提高了居民的生活质量，同时为淘汰燃煤供暖提供了可行性方案。本文将以某省某县中学大功率商用变频采暖应用项目为例，介绍空气源热泵集中供暖的优势，项目热源建设单位某市节能设备有限公司，系统节能舒适度高，制热环温低至-35℃！看学校集中供暖案例

建筑物概况和用途简介

  该项目是为某两所中学学生宿舍楼提供采暖设备，该校舍之前采用燃煤锅炉采暖。冬季燃煤锅炉大量使用，会导致空气污染加重，居民生活质量下降，根据生态环境部门的数据分析及煤改电项目来看，煤改电对空气质量的改良贡献率超过20%，因此煤改电是清洁取暖工程的重要一环。北方2+26煤改电是重点改造区域，推进北方的清洁取暖对减少雾霾、助力蓝天保卫战具有重要意义。

设备配置概况和用途简介

  本地气候属暖温带半湿润大陆型季风性气候，冬季寒冷干燥，降水较少，盛行西风及西北风，平均气温-6℃~ 5℃，偏冷月1月偏低温度可达-15℃。两所中学距离较近，气候相似。建筑类型均为非住宅公共建筑，建筑物为三层框架结构，建筑外墙做保温处理，其A中学总建筑面积为7000平方米，配备5台30HP定频低温空气源热泵机组，B中学建筑面积为8000平方米，配备6台30HP直流变频低温空气源热泵机组。

甲方要求

空气源热泵设备要求:

  1.低温空气源热泵机组名义工况的制热性能系数COP不应低于2.3;

  2.符合《低环境温度空气源热泵（冷水）机组部分：工业或商业用及类似用途的热泵（冷水）机组》（GB/T 25127.1-2010）中各项规定;

  3.机组应能够在不低于-20℃的环境中进行供热;

  4.应具有先进可靠的融霜控制，融霜时间总和不应超过运行周期时间的20％;

  5.机组不允许使用电辅助加热。

设计方案

  1、设计依据

   1）《建筑给排水设计规范》

   2）《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》

   3）《热泵热水系统选用与安装》

   4）《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003

   5）《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-2002

   6）《民用建筑节能设计规程》DB13(J) 24-2000

   7）《地面辐射供暖技术规程》JGJ 142-2004

   8）《商用或工业用及类似用途的热泵热水机》GB/T 21362-2008

  2.采暖负荷计算的组成（Qn）

  冬季采暖通风系统的热负荷，应根据建筑物消失和获得的热量确定：

   1）围护结构的耗热量，包括基本耗热量和附加耗热量;

   2）加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量;

   3）加热由门、孔沿及相邻房间浸入的冷空气的耗热量；

   4）建筑内部设备得热；

   5）通过其他途径消失或获得的热量。

  对于一般建筑层高在3m以下工程上可采用面积热负荷法进行概算。

  单位面积热负荷法：

    Qn=K×qn×S

   式中：Qn—— 建筑物的采暖设计热负荷，W

   S —— 建筑物的建筑面积，m²；

   qn—— 建筑物的采暖单位面积热负荷，W/m²，

   K —— 附加系数

  建筑各个区域的围护结构、冷空气渗透情况均有差别，如需计算较为精细，应根据各个区域在建筑中的位置（如：是否靠近外墙、外墙上的门窗）和门窗（是否有冷空气渗透）进行分别计算。

  3. 机组设计选型

   经过计算，A中学总建筑面积为7000平方米，制热总负荷为363KW.选择5台定频低温热泵机组。

   B中学建筑面积为8000平方米，制热总负荷为421KW。选择6台直流变频低温热泵。  

  4.配置

   A中学，配备5台定速主机，2台循环水泵（一用一备）

   B中学，配备6台变频主机，2台循环水泵（一用一备）实际使用效果

  节能与环境保护

   1.商用直流变频热泵机组采用直流变频压缩机，利用先进的变频驱动技术，保证了压缩机运转的稳定性。变频压缩机的容量变化范围为15%~99%以上, 超宽的变化范围满足住宅负荷变化需求，当室内负荷需求减小时，变频压缩机自动运行在低频状态下，节能减排更省钱；

   2.采用R410a冷媒，保护环境，没有淘汰期限，没有危险且没有伤害；

  3.根据气象数据统计，在整个采暖季中，部分负荷天气占85%以上，变频机组可以根据供暖需要调整频率输出，使得水温稳定，大幅度减少机组开停机，做到平稳运转，机组耗电节省20%；

  4.2019年11月采暖季开始阶段，建科院针对该项目变频与定频系统进行跟踪式监测：

   变频机组在整个采暖季各个阶段COP较定频系统均有改良，提升比例6%-21.6%。

   变频机组根据建筑负荷提供稳定输出量，保证室内温度需求的前提下，通过频率调节，使机组运行在效能高的负荷点：

   同时，变频机组搭载先进除霜逻辑，在易结霜工况下，通过控制器精细计算，对机组结霜量准确判断，保证机组在结霜情况下及时除霜，在未结霜情况下不除霜，相对于以往传统的定时除霜，变频机组在结霜工况下，性能明显提升：

   通过整个采暖季数据采集和分析，变频与定频机组对比结果：

   1).变频机组在运行过程中可以根据负荷需求自动调节，在部分负荷阶段，充分利用蒸发器和冷凝器面积，既提高机组能效，又可减缓结霜，降低除霜损失；

   2).在结霜工况下，变频机组可以通过精细计算，减少机组结霜量与除霜次数，降低机组除霜过程的能耗；

   3).变频机组启停次数少，相对于定速依靠开停机平衡负荷的方式，功耗明显降低。

舒适性

  1.商用直流变频热泵机组通过输出冷/热水的方式，满足室内侧制冷或制热需求，有别于制冷剂直接蒸发系统，用水作为载冷剂，避免了因部分室内机关闭而引起的送风温度波动。温度传递更加合理平稳，在满足室内温度需求的同时，很好的保证了室内空气湿度，更符合人体健康需求，舒适度高；

  2.商用直流变频热泵机组采暖出水温度高达60℃，末端使用灵活，地暖、风机盘管和散热片均可使用，并可与水系统直接连接，无需额外的制冷剂-水换热系统，一步到位，安装方便；

  3.机组采用先进的降噪设计，满负荷运行状态下运转音低至70分贝，部分负荷运行状态下可低至55分贝。个性地静音模式功能，为家居环境提供更多噪音解决方案， 尤其夜间静音模式，不影响用户睡眠质量。

用户评价

  1.室内温度波动小，房间温度维持在20℃左右，舒适性高；

  2.机组运行范围宽广，制热环温可低至-35℃，在极寒天气，依然能稳定输出热量；

  3.机组搭载智能控制系统，内置DTU物联网卡，监控中心实时连接，实现机组无人值守，方便运行管理，降低售后。

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