供暖BOT毫无疑问是个热门领域，众多资本、厂商都在试水。但遗憾的是，现在业内大多数项目，由于系统的设计原因导致盈利情况都非常非常差，想打包二次变卖的时候鲜有人接手。到最后还盲目的归咎于“空气源热泵做集中供暖BOT不行”。
新疆医科大学供暖项目，2019年11月1日至2020年4月20日，使用电量共2196960度，电费合计380177.36元，总计供热170天，每天每平方米0.22度电
本期，我们从能源站的选址、机组的定制化、主机和电气的安装、化霜水的排放、管网和末端的选型、系统的控制、项目的维护等方面为你一一详解！2020年，空气源热泵行业的一大热门市场便是分布式集中供热，且市场区域逐渐从山东、山西、河北、河南等华北地区向新疆、辽宁等西北和东北地区拓展。然而，在严寒的气候地带，项目设计和施工的难度很大，一不小心便会掉到“陷阱”里面。在严寒地区，由于冬季气温低，因此对于设备提出了新的要求。爬冰是严寒地区设备运行需要注意的问题之一。目前空气源热泵机组的蒸发器主要有两种，一种是V字形，一种是U字形，经常会出现化霜水还没有彻底排干净就已经变成冰的情况。冰从底部开始一点一点爬上去，把整个机器冻住。结霜也是空气源热泵在严寒地区需要解决的难题，应尽量延长结霜的间隔，确保制热效果的同时达到节能的目的，比如两个小时化一次霜，确保排水的通畅。那么就应该在机组结构上对厂家提出一些要求，比如说蒸发器、控制逻辑。在这一点上，厂家和商家的需求是冲突的，每个地区气候条件不一样，设备的使用工况和使用环境条件是不一样的，理论上设备就不应该一模一样，但是针对严寒地区提出的设备要求会给厂家带来困扰，那就是产品一致性会很差。厂家是在满足国标测试工况的前提下制造产品，尽可能降低材料成本、提高生产效率，这两点其实从本质上来说是有冲突的。严寒地区的项目在设备上要向厂家提出哪些要求？拉长化霜间隔，最简单的一个要求是把翅片的片距加宽，这样蒸发器不容易堵，不容易停机。翅片间距为1.6mm，在-7℃工况、相对湿度65%的情况下，可能一个小时内45分钟运行、15分钟化霜。如果翅片间距加大到2.2mm，经过实验室测试，两个小时里面有一个小时45分钟在正常运行，15分钟在化霜。因此，加大蒸发器片距对拉长设备化霜时间间隔的效果是很明显的。第二个需要问一下厂家设备结束化霜时的退出温度，系统在化霜时，蒸发器变成冷凝器加热，把冰变成水，然后排掉，但是退出的时候每个厂家逻辑不一样。有的厂家设计的是4℃，有些厂家的控制逻辑里面是7~8℃，但是在沿海地区，遇到连续最高温度都不超过过0℃的时候，化霜退出温度可能需要设计为15℃。频繁化霜会遇到第一次化霜的水没有排干净又开始工作的情况，蒸发器温度马上降下来，化霜水立刻变成冰。这个时候，稍微专业一点的商家会要求厂家把化霜感温探头放在最下面，温感到15℃的时候，基本上整个蒸发器的水全部干燥了，机组能够保证正常运行。在严寒地区可以向厂家提出这样的要求，把蒸发器的最下面一排铜管去掉，直接插电加热。在化霜的时候有一个特点，机组腔体里面压力永远是负的，化霜的过程冷媒反冲，蒸发器变热开始排水，之后风机启动把里面的水汽抽走，那么在这个过程中，底部是会窝水的。空气源热泵机组整个化霜时间一般是8分钟左右，蒸发器底部窝水后会流下去或者变成水汽后被抽出去，但时常会有水珠遗留，日积月累，这个地方的冰会从底部往上爬，最后把设备冻住。为了保证化霜水及时快速排出，可以要求厂家的设备排水孔必须得在蒸发器本体的下面，保证排水顺畅。大型集中供热项目施工和户式机施工完全不一样，没有谁会在资金全部到位的情况下开始施工，大部分都是手上有三四成的项目款就开始施工。所以，前面的谋划过程非常重要，否则的话就会出现各种各样的问题。在做项目之前，拿到的是一套甲方或者厂家给的，抑或是设计院拿来的图纸，那么这个时候一定要做校核，根据环境、气候、耗热量、功能、需求、围护结构等特点进行调整。比如新疆医科大学高职学院采暖项目，宿舍、教室、办公楼走廊的室温都在23℃左右；会议室是最不利点，温度在20℃左右；体育馆在16℃左右。为什么体育馆只有16℃？体育馆的末端是组合式空调箱，本身是对流散热。体育场是学生们上体育课的地方，学生们打打篮球、跑跑步，活动量很大。那么35℃出水的时候，出风温度基本上在25~26℃左右，那么室温维持到十五六度足够了。不上课的时候就把供暖给关了，而且体育馆两侧还有办公室的地暖供暖，足以保证体育馆里面不冻住。这里需要强调一点，不要怕业主说家里不热，因为用热习惯每个地方不一样，比如河北人在家里待着穿一件衬衫不感觉到冷，说明供热达标；山东人在家里呆着要穿一件睡衣或者穿一套秋衣秋裤不觉得冷，说明供热达标；河南人在家里待着，只穿件羊毛衫，把外套脱了不觉得冷就感觉达标；新疆人是在家里光着膀子，盖个薄被子能睡觉，才叫供热达标。每个地方的用热习惯是不一样的，造成对室内环境温度的控制点也是不一样的，设计供热系统的时候一定要想清楚，必须要了解用户习惯。大型集中供暖项目的设计施工流程如下：影响供热（供冷）设计施工的详细技术资料的汇总→分析→计算→校核→调整，没问题后再实施，并实施全过程、全要素动态跟踪管理，专业的事让专业的人管到位。首先，汇总项目需求是什么，各方面的条件汇总好了之后，再来分析用热习惯、最不利点等，然后来计算负荷，进行机组的选型。计算的时候，校核厂家给的参数和设计院给的数据进行调整，没有问题后再施工。千万不要先做，做了之后想想不对，这边改一下那边改一下，会增加很多的成本。目前空气源热泵大型集中供暖项目的设计十分注重规范，但是规范本身是多个工程的经验积累、数据采集修正之后得来的。那么，可以得出这样一个逻辑，设计规范是永远落后于技术进步的。所有热力站设计的进回水温度严格按照45℃出水、40℃回水设计，包括设计院、厂家的技术人员，没有大型项目实施经验的工程商都是这么配置。这会带来一个很大的问题，市政热力的设计原则是不需要考虑热源的能耗，那是热电厂的事情，他们只需要考虑系统的能耗，把泵的输送能耗控制好就行。比如两三台60P机组带1万㎡左右的项目，泵的功率估计只有5千瓦，相比主机而言小了很多，因此没必要为了水泵的节能而精益求精。很多厂家按照45℃出水、40℃回水的要求来选配主机，这样产品的安装数量多一点，但是按照这个方式设计系统，后期的运行能耗肯定会高，这样是错误的。正确的做法是抓设备的高效率，对一个空气源热泵供热站而言，泵的能耗顶多占10%，那么重点一定是主机的90%能耗怎么省，系统设计要先满足主机的节能性，再去考虑水泵的节能性。在严寒地区，需要注意看主机的变工况表，有些厂商叫COP曲线表。例如，同样一台机器在-12℃的工况下，35℃的出水温度，COP值是3，而45℃的出水温度，COP值则是2.2。空气源热泵主机，出水温度越低，能效比越高，那么节能效果越明显，运营成本就会越低。在严寒地区，35℃出水温度能不能满足供热的需求呢？来看这样一个公式：G（流量）=0.86Q（负荷）/△t（供回水温差）。首先确定项目的基础负荷。建筑物在开始供热的时候，有一个建筑蓄热和升温的过程，这个过程中负荷是很高的，但是建筑物的墙体蓄温达到了之后，热负荷饱和，接下来只是一个补温的过程。换句话来说，10月1日到次年的3月15号和11月1号到次年的3月15号供热，时间差了一个月，用电负荷可能差异只有5%左右。当墙体温度是20℃的时候，要维持室温只需要把它散发的热量补足即可。可是墙体温度是10℃的时候，需要先让墙体蓄能到20℃，然后再去弥补墙体每天损耗的制热量。设计院常取40~45W/㎡的负荷指标，其实常规的补热负荷，25~28W/㎡就够了。系统在运行时，除了开始升温的阶段，每台机器都在工作，其余时间总有几台机组没在工作。因为升温负荷满足了以后，只需要弥补热损，那个时候热负荷不大，如果按照极端工况选机器，会造成严重浪费。不要怕出水温度低，只要有温度差，就会有热平衡。30℃的回水和20℃的室温之间的温差，如果末端是地暖的话，地板会有4~5℃的温度损失，还有5℃的温度差来做平衡，一样能达到温度需求，温度补偿这个定律始终是存在的。如果末端是铜铝暖气片，不要觉得35℃的供水温度不够，暖气片安装片数如果多的话，效果不存在问题。末端如果是地暖，30℃回水，楼中间那一段的室温到24℃没有任何问题，因此可以根据机器的能力曲线变换表，选择最合适的回水温度。从能力曲线表可以看到，5℃温差和3℃温差，COP是不一样的，同等回水温度的情况下，温差越低，COP值越高。假设做一个项目，原来供回水温度设计的温差是4℃，运行的时候把温差降低到3℃，同时加大水流量，效果也可以达到。根据负荷和温差确定了流量，这个时候再来选择水泵，因为温差低，但是流量加大，在单位时间段和单位平方数上，放热量是一样的，而主机输入功率是不一样的。所以选定基础负荷之后，把供回水温差跟厂家沟通好，最终效果还是由能力曲线决定。大流量、小温差、尽可能低的出水温度，如果可以找到这么一个平衡点，既保证了供热效果，还能把整个供热能耗给降下来。在项目设计的时候，要用好机组的高效出力段，才能做好系统节能。目前大部分的空气源热泵，在-12℃的环境温度下，55℃出水，能效大概在1.6~1.7；45℃出水，能效在2.2~2.3；35℃出水，能效在2.9~3.1。把热源的能效提上来要比对水泵能耗精益求精有用的多。另外，要避免管网的管径突然变化，差额不要过大，不能400的管子一下子变到250，这种情况下水阻会加大，会给流量计算增加更大的困扰。管径的变化幅度不宜过大，否则会增加很多水阻，在计算流量和扬程的时候会找不准修正值。
版权：本文根据热泵商学院讲师顾军在2020清洁供暖财富峰会暨热泵技术大型培训会上的课程录音整理得来！
