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    工程案例

    空氣能采暖系統

    空氣能采暖系統

    1、項目概況:

    北京天圖文化創意產業創新基地是一家致力于為文化主題項目及各種空間提供全案策劃、規劃與設計、工程實施、產品開發與服務為一體的多元化產業發展集團,在文博、旅游、建筑和裝飾行業享有良好的品牌聲譽,業績遍布全國,殊榮諸多。

    天圖園區總供暖面積16000㎡,包括辦公區11000㎡,生產區5500㎡;末端為暖氣片,外墻無保溫,辦公室內空間高度3.2至5米,生產區空間高度8米,園區以前采用分區供暖方式,由多臺小燃煤鍋爐組成多個供暖系統,每年供暖約需用400T標準煤。

    為響應北京市政府“煤改清潔能源”號召,天圖公司經過半年的多個方案對比,包括改天然氣鍋爐方案、空氣源熱泵直供方案、電鍋爐蓄熱方案、地源熱泵方案等。終結合園區資料條件、配電情況、運行費用、投資成本等多方面因素,選擇了北京天普新能源科技有限公司檢測技術研究院的蓄能空氣源能源站方案為園區供暖,同時兼顧部分區域制冷功能。

    該項目2017年10月中旬開始施工,11月20日正常供暖,截止2018年3月18日系統運行正常穩定。

    2、設計思路:

    電力供應系統的發電和輸電設備的配置都是按照白天峰值電量需求設計配置的,但實際生產、生活中每天不同時段的用電量是不一樣的。每天供電系統夜間按目前在低谷時段電力還無法實現及時的儲存,

    大型的發電設備也無法實現適時的產能調整,這樣就造成了產能的極大浪費。

    低谷電蓄能是一種平衡電網負荷,綜合發揮電力資源的有效措施。國家早已提倡用低谷電蓄能來解決制冷供熱行業高能耗,高污染問題,并出現了一系列有關優惠政策,力圖通過合理調控能源結構,強化價格調整,引導移峰填谷。近年來國家發改委不斷下令拉大峰谷電價差巨,上浮尖峰電價、下調低谷電價,以后谷電的價格勢必會更低。

    北京大型工業用電電價表

    名稱

    夏季尖峰

    峰段

    平谷

    低谷

    時間段

    11:00-13:00

    20:00-21:00

    10:00-15:00

    18:00-21:00

    7:00-10:00

    15:00-18:00

    21:00-23:00

    23:00-次日7:00

    電價

    1.06

    0.98

    0.67

    0.37

    結合北京地區的電價政策,方案利用峰谷電的谷段(23:00-次日7:00)蓄冷(熱),機組利用夜間谷段電價時段運行,將冷(熱)能進行儲存,白天峰段高電價時段機組停止運行,將夜間谷段儲存的熱量按需釋放制冷或供熱;

    用夜間低谷電空氣源熱泵蓄能系統制冷供熱方式可為客戶降低約一半的運行費用,響應政府煤改清潔能源的同時也為電網起到“移峰填谷”效果,為國家電力平衡做出了貢獻。

    3、設計參數

    北京市屬于北溫帶季風型大陸氣候,常年平均氣溫12.3℃,年平均高氣溫15℃,年平均低氣溫9℃。1月平均溫度-5℃,低溫時一般在-8—-11℃。7月平均溫度28℃,高溫34℃。年冬季120天采暖設計。

    表1.室外計算參數



    干球溫度(℃)

    相對濕度(%)

    夏季

    33.5

    26.4

    冬季

    -7.6

    44


    表2.室內計算參數



    夏季

    冬季

    房間功能

    溫度(℃)

    相對濕度(%)

    溫度(℃)

    相對濕度(%)

    廠房

    28

    ≤60

    13

    >30

    辦公室

    26

    ≤60

    18

    >30

    由上可知,根據中國氣象局發布數據,北京市夏季溫度在38℃以下,冬季室外平均溫度在-5℃,完全適于空氣能熱泵的運行。以上兩個圖表進一步印證了關于空氣源熱泵在本項目使用中的優勢。


    3建筑供暖單位面積熱指標(W/㎡)熱負荷估算值如下:

    建筑名稱

    熱指標(W/㎡)

    建筑名稱

    熱指標(W/㎡):

    住宅

    45~70

    商店

    65~85

    圖書館

    45~75

    單層住宅

    80~105

    旅館

    60~70

    影劇院

    95~115

    醫院、幼兒園

    65~80

    大禮堂、體育館、廠房

    115~165

    食堂、餐廳

    115~140

    辦公室、學校

    60~80


    空氣源熱泵的供熱能力取決于環境溫度的高低,機組在一年四季不同的環境溫度下,機組的制熱量也不盡相同,在標準工況下取機組的制熱量修正系數為1.0,則機組在不同環境溫度的制熱量修正值如下表4;

    表4機組修正系數表

    工況

    環境溫度

    制熱量修正系數

    冬季標準工況

    7.0℃

    1.0

    冬季低溫工況

    -7.0℃

    0.85

    冬季寒冷工況

    -10.0℃

    0.68

    結合以上參數及蓄能需求,本項目選擇9臺130型超低溫空氣源熱泵,單臺標準工況制熱量154KW,制熱輸入功率43.5KW;蓄能水箱290m3;循環泵15KW。

    4、運行費用:

    運行費用分析表-冬季/

    時間段劃分

    設備名稱

    單臺設備功率(KW)

    數量(臺)

    運行時間(h)

    合計功率(KW)

    電價(元)

    運行費用(元)

    7:00-10:00

    空氣源熱泵

    43.5

    9

    0

    0

    0.67

    0

    循環水泵

    15

    1

    3

    45

    0.67

    30.2

    10:00-15:00

    空氣源熱泵

    43.5

    9

    0

    0

    0.98

    0

    循環水泵

    15

    1

    5

    75

    0.98

    73.5

    15:00-18:00

    空氣源熱泵

    43.5

    9

    3

    1174.5

    0.67

    786.9

    循環水泵

    15

    2

    3

    90

    0.67

    60.3

    18:00-21:00

    空氣源熱泵

    43.5

    9

    0

    0

    0.98

    0

    循環水泵

    15

    1

    3

    45

    0.98

    44.1

    21:00-23:00

    空氣源熱泵

    43.5

    9

    0

    0

    0.67

    0

    循環水泵

    15

    1

    2

    30

    0.67

    20.1

    23:00-7:00

    空氣源熱泵

    43.5

    9

    8

    3132

    0.37

    1158.8

    電輔熱

    250

    1

    8

    2000

    0.37

    740

    循環水泵

    15

    2

    8

    240

    0.37

    88.8

    每天運行費用合計(元)

    3002.8

    北京地區供暖周期120天,運行費用約:120×2854.7=360336元;

    平均每平米供暖成本:360336÷16000㎡ =22.5元。

    用天普新能源科技有限公司空氣源熱泵能源站系統供暖每年運行成本約360336元,系統為無人值守全自動化運行。園區原用供暖年用煤量約400噸,每噸900元,煤成本360000元,鍋爐工2人,成本32000元,循環泵運行電費20KW×24h×120天×1元電價=57600元,合計449600元;經改蓄能空氣源系統供暖后,每年供暖比原用煤節省89264元,并且每年電供暖能減少二氧化碳排放量1075.4噸。


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