收費站辦宿樓煤改超低溫空氣源熱泵供暖案例賞析

  一、項目背景

  陜西冬季大范圍霧霾情況時有發生，從霧霾排放污染物的排放源上看，依次是：燃煤、機動車、工業源。其中燃煤污染物的主要來源是原煤散燒和中小燃煤鍋爐的排放。

  為了從根源上治理霧霾，陜西省政府實施了“9+1”鐵腕治霾行動——“煤改電”“煤改氣”工程，關閉了一大批用于供暖的中小燃煤鍋爐。

  二、項目概述

  本工程地處陜西省某市，是一棟三層收費站辦宿樓建筑的冬季供暖燃煤鍋爐改造工程，該項目總建筑面積約為3100平方米，供暖面積約為2265平方米。根據用戶需求，本建筑需設計空氣源熱泵供暖系統滿足冬季散熱器供熱需求。

  本設計方案采用超低溫空氣源熱泵供暖系統實現冬季供暖功能。

  三、設計參考依據及標準

  1)《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》(GB 50736-2012)

  2)《熱泵供熱系統設計、安裝及工程驗收技術規范》(GB/T 8713-2002)

  3)《建筑給水排水及采暖工程施工質量驗收規范》(GB 50242-2002)

  4)《空氣源熱泵采暖和熱水系統的設計與安裝》(GB/T 15513-1995)

  5)《建筑給水排水設計規范》(GB/T 50015-2003)

  6)《給水排水制圖標準》(GB/T 50019-2003)

  7)《城市區域環境噪音標準》

  8)甲方提供的建筑圖紙以及對本工程的使用要求

  四、設備選型

  根據用戶的需求，本系統制定采暖方案，即冬季散熱器供暖。經計算得知該項目建筑冬季供暖總熱負荷為169.875kW。考慮到實際情況，增加10%的富余量，則熱泵在設計溫度下的制熱需求為186.86kW。

  該工程熱源選用超低溫空氣源熱泵供暖系統——參照產品熱泵機組供熱工況技術資料，冬季在室外環境溫度為-7.2℃、采暖供水溫度為55℃時，1臺超低溫空氣源熱泵機組的制熱量約為62.5kW;由此可知，本項目建筑選用3臺該款超低溫空氣源熱泵機組，總制熱量為187.5kW。故可基本滿足本項目建筑的供熱需求，并且能根據室內需求智能調節主機運行數量。

  五、機組性能特點

  該機組采用整體式上下層結構設計，上層為單獨密閉式風腔，風壓均勻，換熱器利用率高，中部設有接水槽，避免冷凝水直接流到下層零部件中;壓縮機、水側換熱器等集成于機組下層，機腔內壁有蓋板防塵隔音，可有效降低整體噪音;機組為模塊式組合設計與獨特管路安裝設計，安裝靈活性高，可根據不同使用環境自由匹配組合。

  壓縮機——采用國際知名品牌谷輪渦旋式超低溫熱泵專用壓縮機，并使用R410A環保冷媒，適應范圍更廣，保障機組在-30℃～45℃的環溫內安全穩定運行，結合噴氣增焓技術，出水溫度可達60℃，能有效提升低環境溫度下的制熱能力;主機腔上部封蓋，減少噪聲對用戶的影響，避免雨雪、樹葉、沙塵等進入。

  蒸發器——空氣側換熱器采用V型超大蒸發器頂出風結構設計，吸收空氣熱量能力超強;風機采用高效率外轉子軸流電機，防水效果好，噪音低、性價比高，結合優質親水鋁箔散熱，風壓更均勻，保證充分換熱，有效提高換熱效率。

  換熱器——水側換熱器采用高效換熱管制成，綜合了套管和殼管的優點，并采用圓柱形整體5公分厚發泡保溫技術，抗凍能力強，熱損失小。

  膨脹閥——節流部件采用電子膨脹閥控制，其流量控制范圍大、反應靈敏、動作迅速、調節精細，能有效保障系統穩定高效運行。

  控制器——采用微電腦控制，智能中央處理芯片，完善的多功能控制系統，可實現故障自我診斷、自動保護并報警、智能除霜、遠程控制等功能，配合人性化操作界面，操作簡單、方便、安全。

  本產品適合廣泛應用在寒冷地區的住宅小區、辦公樓、學校、酒店、醫院、商場、工廠等大中型建筑的集中供暖或分棟供暖，兼顧部分制冷和熱水需求的項目。該系統可應用于各種供暖和供冷末端方式，如明裝/暗裝風機盤管采暖/制冷、地板輻射采暖、散熱器等。

  六、施工方案

  根據用戶的要求和我公司技術人員現場勘測的情況，只需對用戶的熱源進行更換，末端仍然使用以前的散熱器，就可以滿足客戶的供暖需求。在進行施工前，根據用戶的需求及現場實際情況，做出了如下施工方案：

  1.在所有設備及施工材料到達現場后開始施工，力爭在最短的時間內完成安裝與調試。

  2.根據機組的重量和擺放機組樓體的結構，確定選用3根20工字鋼做為機組的承重梁，工字鋼的兩頭均攤在樓體的承重梁上。

  3.將前期系統設計的兩噸緩沖水箱更換為10噸緩沖水箱，確保供暖系統效果的穩定性。

  4.所有改造工程的管道均采用PPR三合一保溫復合管，以達到便捷、美觀的效果。

  5.系統補水采用不銹鋼浮球閥自動補水。

  注：根據我公司技術人員現場了解的情況，在冬季供暖時會有部分客戶私自放暖氣管道里的熱水用。所以我們摒棄了閉式系統，采用了開式系統，并在緩沖水箱上加裝了不銹鋼浮球閥，達到以最簡單、方便的方式控制系統水量。

  6.本系統的電氣系統采用獨立配電方案，供暖系統設置獨立配電柜，所有電纜、電線管道均采用電纜橋架。

  7.在系統注水調試前，采用專門的清洗劑對末端供暖設備進行清洗，去除原供暖管道的水垢，以保證供暖效果。

  七、水系統說明

  該項目供暖系統采用蓄熱式耦合型水系統。從系統穩定性來看，考慮到熱源的穩定性，宜采用耦合型水系統;考慮到末端系統的設計及與熱源的匹配性，宜采用耦合型水系統。

  從系統運行能效來看，充分發揮峰谷電差價，以及白天氣溫較高、能效好的特性，在末端系統采用一次泵和二次泵的方式來節約水泵功耗。對于耦合型水系統的設計，緩沖水箱的容積對系統運行能效有重要的影響(化霜不停機、頻繁啟停)。

  八、設備運行費用

  設備從2017年11月10日運行到2018年3月10日，共120天，用電度數為117600度，每度電為0.49元，合計為57624元，每月平均用電為14406元。經過幾個月的采暖驗證，室內平均溫度達到20℃～23℃，設備運行正常，效果很好。采暖期間，該市最低氣溫達到了-27℃，設備依然沒有出現過任何問題，用戶對超低溫空氣源熱泵采暖機組的使用效果很滿意，收費站站長還給予了高度的評價。在2018年3月15日供暖季結束后，順利收齊了項目余款。