為市政熱力不覆蓋、水地源熱泵不具備條件、空氣源熱泵不好用的項目, 提供新的技術選擇。
蓄聯熱泵由一次側空氣源蓄能熱泵模塊、二次側變工況水水熱泵組成。通過一次側空氣源熱泵或淺層地熱、太陽能、其他廢熱余熱和相變蓄能的技術耦合,實現自然界所蘊含的低品位熱能的采集和儲存,為二次側水水熱泵系統提供低品位熱源,構建穩定、可靠、節能的采暖/供冷系統。蓄聯熱泵系統是成熟的熱泵和蓄能技術交叉互聯、綜合利用形成的創新應用!
一、雙級耦合、多能互補、冷熱兼供、綜合利用
現有的各種采暖技術都存在各自的適用范圍和條件,蓄能互聯熱泵系統,通過綜合技術創新有效地 突破了單一技術運用的客觀限制,為北方寒冷地區不能使用水源熱泵、地埋管熱泵系統、以及使用 空氣源熱泵存在“低環溫能效比低、故障率高”問題的各類項目提供了新的技術選擇。
制熱功能
通過空氣源熱泵和相變蓄能技術耦合,為水水熱泵系 統提供有效熱源,實現45℃/60 ℃供熱。打破水地源 熱泵的使用限制,緩解了空氣源熱泵低環溫運行能效 比低、壓縮比高、結霜嚴重、故障率高的難題
制冷功能
根 據 空 調 末 端 冷 負 荷 需 求 , 優 先 由 水 水 熱 泵 聯 合 冷卻 塔 高 效 供 冷 , 負 荷 較 高 時 由 空 氣 源 熱 泵 進 行 補 充調 節 。 避 免 了 空 氣 源 熱 泵 高 溫 環 境 制 冷 能 力 衰 減 、能效比低的問題,大大降低了制冷運行費用。
二、獨特優勢
一、蓄聯熱泵與空氣源熱泵相比:投資省、配電省、運行費用用省、維護費用省
1:空氣源熱泵低溫環境,制取高溫熱能的能力迅速衰減、制熱量小、能耗高。
2:空氣源熱泵低溫環境,不能制取高溫熱水、壓縮機超運行安全范圍、故障率高
3:空氣源熱泵的制熱能力不全天熱負荷需求相背離
普通空氣源熱泵在15℃的出水工況下,壓縮機始終處在安全、高 效、穩定的運行區間,使得設備可靠性提升,敀障率大幅降低,維修費用極低。
超低溫空氣源熱泵在45℃出水工況下,壓縮機處在臨界點運行, 環溫低于0℃ ,壓縮機在臨界點運行,故障率增高,極容易燒毀壓縮 機,大幅增加維修成本。
因時制宜,多能力互補,發揮熱泵 移峰填谷,多能源互補,利用電網
“能效比”優勢,提高能源效率 “能價比”杠桿,降低運行費用
壓縮比: 空氣源熱泵壓縮機的最大壓 縮比由28.391降12.625, 降低了44.5%
能校比: 同等環溫下,蓄聯熱泵工況 比空氣源熱泵直熱工況的能效比提升2.1倍
設備數量: 相比傳統單一空氣源熱泵采 暖系統,空氣源熱泵數量減 少近50%,噪音減少
蓄能互聯熱泵系統降低了壓縮機的壓縮比緩解了空氣源熱泵低溫環境能效比低、運行費用高、 結霜嚴重、故障率高、空置率高的難題
三、系統核心部件介紹
1、一次側空氣源熱泵模塊
采用自然界低品位熱能、采用美國谷輪壓縮機或技術指標相仿的壓縮機,其主要技術特點,一、采用大壓縮比壓縮機,壓縮機運行穩定。二、應用壓縮機余熱回收技術制熱量和制熱效率增加6%,三、針對低溫系統控制特點,開發匹配的壓縮機能調控制、熱回收控制、化霜控制、耦合控制。四、研制單位容積制冷量大的溫度非共沸環保制冷劑,制熱量更大,排氣溫度更低。
二、二次側變工況水水熱泵模塊
系統特點:一、節能:性能系數較高,節省運行費用25%-50%,二、環保:廢除鍋爐房,不產生廢水、廢渣、廢氣、和煙塵,三、可持續發展:熱量冬取夏蓄,利用地熱能,屬可再生能源。四、冷暖兼用:均衡用電負荷,節省建筑空間。五、美觀:無室外機,不影響建筑外觀。六、系 列 熱 泵 機 組 , 配 置 單 流 程 雙 冷 凝 器 , 不 增 加 設 備 制 造 成 本 , 實 現 了 小 流 量 ( 減 半 ) 大 溫 差 ( 加 倍 ) 的 暖 氣 片 采暖要求。七、暖氣片45℃回水,進入一級冷凝器提升至52.5℃,通過聯通閥進入二級冷凝器,提升至60℃供水。
聯通器
45度供水
60 度回水
專“治” 燃煤/燃氣鍋爐拆除的老舊暖氣片供暖難題。
三、相變蓄能模塊
相變儲能、均流換熱、調節蓄放,采特制的相變溫度為5度的高密度蓄能材料。
三、系統集成配置方案
3.1項目概況
以北方某地辦公樓項目為設計依據,建筑面積約 1000 ㎡,采暖季使用 150 天(以供暖實 際天數為準)。供熱時間 24 小時。
3.2最低氣溫界限
氣溫變化曲線(2016 年 1 月) 近三年最冷時段氣溫為-23℃,日間大多時段溫度在 0℃至-10℃之間。
3.3熱負荷計算
本項目建筑采暖熱負荷指標取 60W/m2,設計采暖熱負荷 60KW,按蓄聯熱泵系統的 最小型號螺桿機組配置,需選擇 AWHD0401B 機組,制熱能力遠大于熱負荷需求,故而實 際運行中約 40%的時間便可滿足末端熱負荷需求。
3.4熱源方案
設計采用蓄聯熱泵供暖,由一次側蓄能型空氣源熱泵模塊、二次側變工況水水熱泵組成,通過一次側空氣源熱泵模塊和相變蓄能的技術耦合,為二次側水水熱泵系統提供 有效熱源。緩解了空氣源熱泵在低溫環境下能效比低、結霜嚴重、故障率高的問題,系 統運行可靠性提升,節約運行電費,壓縮機使用壽命提高,能解決極端天氣供暖問題。
3.5系統配置選型
1、水水熱泵主機選型計算 圖表:二
2、蓄能型空氣源熱泵選型計算 圖表:三
系統優勢:蓄聯熱泵系統通過綜合技術創新有效地突破了單一技術運用的客觀限制,為零下25℃以上的寒冷地區不能使 用水源熱泵、地埋管熱泵系統、以及使用空氣源熱泵存在“低環溫能效比低、故障率高、不能實現暖氣片供 暖”等問題的各類項目提供了新技術選擇。蓄聯熱泵從理論到實踐,經過不斷的改進和優化,已形成一個豐 富的蓄聯熱泵技術體系。
該系統主要運用于市政供暖無法達到的商城、小區、辦公樓等場所經濟可行性高設備運行穩,相比其他電鍋爐、空氣源熱泵、中央空調、等取暖方式投資較小、效力高、能耗小、運行穩定,是目前為止比較經濟可行的取暖方式,相比市場上空氣源熱泵初期投資減少30%,后期系統運營費用減少50%。
四、案例展示
項目地址:國網蘭州建西變電所家屬樓
項目概述:老舊住宅樓(約2000平米 )暖氣片供暖
建設條件:煤鍋爐拆除、無法接入熱網、不具備打井取水和地埋管敷設條件運行情況:蓄聯熱泵自2016年投入運行,設計負荷80w/m2 ,環溫-15℃,60℃供熱,采暖費4.35元/ m2 / 月,采暖季按5個月計算,采暖費21.79元/m2 ,相比原來鍋爐熱力管網收費25元/ m2 ,暖氣片采暖費減少13%。
蓄聯熱泵由一次側空氣源蓄能熱泵模塊、二次側變工況水水熱泵組成。通過一次側空氣源熱泵或淺層地熱、太陽能、其他廢熱余熱和相變蓄能的技術耦合,實現自然界所蘊含的低品位熱能的采集和儲存,為二次側水水熱泵系統提供低品位熱源,構建穩定、可靠、節能的采暖/供冷系統。蓄聯熱泵系統是成熟的熱泵和蓄能技術交叉互聯、綜合利用形成的創新應用!
淺層地熱或 廢熱、余熱 圖一: 系統原理圖
一、雙級耦合、多能互補、冷熱兼供、綜合利用
現有的各種采暖技術都存在各自的適用范圍和條件,蓄能互聯熱泵系統,通過綜合技術創新有效地 突破了單一技術運用的客觀限制,為北方寒冷地區不能使用水源熱泵、地埋管熱泵系統、以及使用 空氣源熱泵存在“低環溫能效比低、故障率高”問題的各類項目提供了新的技術選擇。
制熱功能
通過空氣源熱泵和相變蓄能技術耦合,為水水熱泵系 統提供有效熱源,實現45℃/60 ℃供熱。打破水地源 熱泵的使用限制,緩解了空氣源熱泵低環溫運行能效 比低、壓縮比高、結霜嚴重、故障率高的難題
制冷功能
根 據 空 調 末 端 冷 負 荷 需 求 , 優 先 由 水 水 熱 泵 聯 合 冷卻 塔 高 效 供 冷 , 負 荷 較 高 時 由 空 氣 源 熱 泵 進 行 補 充調 節 。 避 免 了 空 氣 源 熱 泵 高 溫 環 境 制 冷 能 力 衰 減 、能效比低的問題,大大降低了制冷運行費用。
二、獨特優勢
一、蓄聯熱泵與空氣源熱泵相比:投資省、配電省、運行費用用省、維護費用省
投資減少比例 配電功率減少比例 運行能耗節電比例
蓄能互聯熱泵系統相比其它能源供暖的經濟性優勢 圖表一
二、能效比+能價比的雙杠桿提升經濟收益1:空氣源熱泵低溫環境,制取高溫熱能的能力迅速衰減、制熱量小、能耗高。
2:空氣源熱泵低溫環境,不能制取高溫熱水、壓縮機超運行安全范圍、故障率高
3:空氣源熱泵的制熱能力不全天熱負荷需求相背離
普通空氣源熱泵在15℃的出水工況下,壓縮機始終處在安全、高 效、穩定的運行區間,使得設備可靠性提升,敀障率大幅降低,維修費用極低。
超低溫空氣源熱泵在45℃出水工況下,壓縮機處在臨界點運行, 環溫低于0℃ ,壓縮機在臨界點運行,故障率增高,極容易燒毀壓縮 機,大幅增加維修成本。
因時制宜,多能力互補,發揮熱泵 移峰填谷,多能源互補,利用電網
“能效比”優勢,提高能源效率 “能價比”杠桿,降低運行費用
圖二
壓縮比: 空氣源熱泵壓縮機的最大壓 縮比由28.391降12.625, 降低了44.5%
能校比: 同等環溫下,蓄聯熱泵工況 比空氣源熱泵直熱工況的能效比提升2.1倍
設備數量: 相比傳統單一空氣源熱泵采 暖系統,空氣源熱泵數量減 少近50%,噪音減少
蓄能互聯熱泵系統降低了壓縮機的壓縮比緩解了空氣源熱泵低溫環境能效比低、運行費用高、 結霜嚴重、故障率高、空置率高的難題
三、系統核心部件介紹
1、一次側空氣源熱泵模塊
采用自然界低品位熱能、采用美國谷輪壓縮機或技術指標相仿的壓縮機,其主要技術特點,一、采用大壓縮比壓縮機,壓縮機運行穩定。二、應用壓縮機余熱回收技術制熱量和制熱效率增加6%,三、針對低溫系統控制特點,開發匹配的壓縮機能調控制、熱回收控制、化霜控制、耦合控制。四、研制單位容積制冷量大的溫度非共沸環保制冷劑,制熱量更大,排氣溫度更低。
圖三:空氣源熱泵原理圖
圖四:空氣源熱泵外觀圖
二、二次側變工況水水熱泵模塊
系統特點:一、節能:性能系數較高,節省運行費用25%-50%,二、環保:廢除鍋爐房,不產生廢水、廢渣、廢氣、和煙塵,三、可持續發展:熱量冬取夏蓄,利用地熱能,屬可再生能源。四、冷暖兼用:均衡用電負荷,節省建筑空間。五、美觀:無室外機,不影響建筑外觀。六、系 列 熱 泵 機 組 , 配 置 單 流 程 雙 冷 凝 器 , 不 增 加 設 備 制 造 成 本 , 實 現 了 小 流 量 ( 減 半 ) 大 溫 差 ( 加 倍 ) 的 暖 氣 片 采暖要求。七、暖氣片45℃回水,進入一級冷凝器提升至52.5℃,通過聯通閥進入二級冷凝器,提升至60℃供水。
聯通器
45度供水
60 度回水
圖五:系統示意圖
專“治” 燃煤/燃氣鍋爐拆除的老舊暖氣片供暖難題。
圖六:設備外觀圖
三、相變蓄能模塊
相變儲能、均流換熱、調節蓄放,采特制的相變溫度為5度的高密度蓄能材料。
圖七:相變蓄能模塊外觀圖
三、系統集成配置方案
3.1項目概況
以北方某地辦公樓項目為設計依據,建筑面積約 1000 ㎡,采暖季使用 150 天(以供暖實 際天數為準)。供熱時間 24 小時。
3.2最低氣溫界限
氣溫變化曲線(2016 年 1 月) 近三年最冷時段氣溫為-23℃,日間大多時段溫度在 0℃至-10℃之間。
3.3熱負荷計算
本項目建筑采暖熱負荷指標取 60W/m2,設計采暖熱負荷 60KW,按蓄聯熱泵系統的 最小型號螺桿機組配置,需選擇 AWHD0401B 機組,制熱能力遠大于熱負荷需求,故而實 際運行中約 40%的時間便可滿足末端熱負荷需求。
3.4熱源方案
設計采用蓄聯熱泵供暖,由一次側蓄能型空氣源熱泵模塊、二次側變工況水水熱泵組成,通過一次側空氣源熱泵模塊和相變蓄能的技術耦合,為二次側水水熱泵系統提供 有效熱源。緩解了空氣源熱泵在低溫環境下能效比低、結霜嚴重、故障率高的問題,系 統運行可靠性提升,節約運行電費,壓縮機使用壽命提高,能解決極端天氣供暖問題。
3.5系統配置選型
1、水水熱泵主機選型計算 圖表:二
系統優勢:蓄聯熱泵系統通過綜合技術創新有效地突破了單一技術運用的客觀限制,為零下25℃以上的寒冷地區不能使 用水源熱泵、地埋管熱泵系統、以及使用空氣源熱泵存在“低環溫能效比低、故障率高、不能實現暖氣片供 暖”等問題的各類項目提供了新技術選擇。蓄聯熱泵從理論到實踐,經過不斷的改進和優化,已形成一個豐 富的蓄聯熱泵技術體系。
該系統主要運用于市政供暖無法達到的商城、小區、辦公樓等場所經濟可行性高設備運行穩,相比其他電鍋爐、空氣源熱泵、中央空調、等取暖方式投資較小、效力高、能耗小、運行穩定,是目前為止比較經濟可行的取暖方式,相比市場上空氣源熱泵初期投資減少30%,后期系統運營費用減少50%。
四、案例展示
項目地址:國網蘭州建西變電所家屬樓
項目概述:老舊住宅樓(約2000平米 )暖氣片供暖
建設條件:煤鍋爐拆除、無法接入熱網、不具備打井取水和地埋管敷設條件運行情況:蓄聯熱泵自2016年投入運行,設計負荷80w/m2 ,環溫-15℃,60℃供熱,采暖費4.35元/ m2 / 月,采暖季按5個月計算,采暖費21.79元/m2 ,相比原來鍋爐熱力管網收費25元/ m2 ,暖氣片采暖費減少13%。
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