2021.4.25-27日，第11届中国热泵展
大型供暖项目，尤其是BOT运营模式，系统节能是重中之重，空气源热泵+太阳能组成的互补热源，正是一条可行性极高的节能手段。首先，两者都是节能潜力极高的热源，太阳能可以直接获得免费的热水，唯一需要的只是循环水泵的耗电量，空气源热泵也只需要消耗少部分电量，可以极大降低制热的能耗。其次，空气源热泵十分稳定，可以在-30℃乃至-35℃极端低温下运行，可以在夜间、阴雨天保证制热效果，完美弥补了太阳能运行不稳定的缺点。最后，两者都不受燃气挂网、市政管网的地理因素限制，可以灵活地组成分布式联合热源，不管平原还是山区、市区还是郊县都能用。实际案例也表明，太阳能+空气源热泵组成的多能互补高效能源系统节能效果十分显著。山东某20万平米小区及商用综合采暖项目，使用80台50匹空气源热泵，并配置2340㎡太阳能集热器作为辅助热源，全年运行费用低至13元/平米，采暖效果获得了用户的一致好评！凤翔小镇小区位于山东省滕州市木石镇，供暖面积20万㎡，包括住宅区、小学、幼儿园、商住综合区和便民中心五大区域。该小区为新建小区，在建设之初选择供暖形式时，该小区负责人本打算用热电联产的形式为小区供热，但受限于当地多丘陵、多沟壑的地理地貌，热电联产管网铺设难度非常大，最终没有落实，项目负责人开始重新寻求能够满足小区使用的分布式清洁热源。当地的太阳能光热资源非常丰富，利用价值非常高，但是太阳能辐射只有在白天才存在，尤其是冬季白天时间短，加上阴雨天不能够用，稳定性比较差，不能作为采暖的主要热源。通过多方考察，该项目负责人了解到了空气源热泵在分布式集中供暖中应用广泛，不受地理条件限制，且具有节能、环保等多重优势，以空气源热泵为主要热源，配合太阳能采暖作为辅助，既能够保证采暖效果，还可以大幅度降运行能耗，于是最终决定采用空气源热泵+太阳能互补热源为小区供暖。项目建筑墙体厚度为240mm，外墙保温厚度为60mm，窗户为双层中空玻璃，住宅热指标为45W/㎡，商业热指标为80W/㎡。设计单位确定项目所在地供暖室外设计温度-5.5℃，空气湿度53%，按照常规方法配置了80台50匹定频空气源热泵机组，作为此项目主要供暖热源；机组在室外设计温度工况下，实际制热量为126kW/台。搭配300组太阳能集热器，集热总面积2340㎡，天气晴好时，太阳能集热器可以吸收太阳辐射，获得免费热量加热循环热水，温升35℃热水150吨几乎零能耗。系统设定供水温度42℃，回水温度37℃，太阳能辅助供暖时，当太阳能水温高于回水温度5℃，达到42℃，集热系统启动，为回水辅助加温，减少空气源热泵加热时间。在晴好天气中，空气源热泵正常运行供暖季平均12个小时，太阳能辅助供热后，能让空气源热泵运行时间减少2个小时，从而达到节能、稳定的效果。由于小区整体供暖面积较大，且分为多个区域，热源产生的热水要经过长途输送才能供应到末端，产生较大的热量散失。为了保证节能效果，施工单位将该项目分成了两个供暖区域，B块地居民住宅区、幼儿园、商住综合区和便民中心为一个区域，C块居民住宅区、小学为另一个区域，两个区域分别设置集中供暖系统。两个区域供暖面积均为10万㎡左右，分别配备40台50P低温空气源热泵机组，减少了热源的供热半径。空气源热泵机组安装在小区南侧的长型空地上，约有120米长，占地面积为1300㎡。机组呈双排分布，避免了方形场地设计的冷岛效应。机组采用混凝土条梁基础，高度为50cm。底部化霜水集中排放，避免机组化霜后地面积水结冰，影响维护检修。在管网设计上，该项目采用二次系统，同程设计，末端温度更加均匀。输配系统使用变频水泵，可以按需调节水泵，将水泵耗电量控制在最小。两个系统各安装了一个2吨的承压混水罐。一次管网循环温差设置为5℃，二次管网回水安装了混水阀，保证末端温度恒定。管道支架采用防热桥设计，在支架和管道之间增加隔热板，防止管道通过金属支架散热，提升保温节能效果。保温采用难燃等级B1级橡塑保温，厚度60mm，外部包裹铝皮保护壳。在噪音控制方面，热泵机组及循环水泵均采用二级减震设计，降低噪音。另外施工方在靠近小区的一侧安装了U型的噪声屏障，能吸收一部分噪音、反射一部分噪音，从而达到降噪目的。经过施工方实地测算，距离空气源热泵最近的一栋居民楼为35米，没安装声屏障之前，居民南侧阳台监测噪音为35分贝，安装声屏障之后，噪音降至30分贝以下，系统运行时居民在室内听不到任何噪声。1月6日左右，山东省滕州市遭遇寒潮，最低温度达到了-16℃。因为该项目是按-5.5℃设计，为了保证运行稳定性，工程方到现场进行了实地监测。该小区内90%用户为地暖，10%为暖气片，经测试，安装地暖的家庭的温度为22.5℃，正常工况下为24.5℃，降低了2℃，安装暖气片的家庭室内温度为20℃，正常工况下为22℃，同样下降2℃，虽然机组几乎一直在运行，但室内供暖效果能够保证，且运行稳定性良好。2019年，经过项目工程方计算，该项目采暖季四个月的费用为13元/㎡，据项目工程方预测，虽然今年有短时间的极端寒冷天气，但通过调试，今年的供暖费用应该和2019年差不多在13元/㎡左右。据了解山东省滕州市的集中供暖居民收费标准为19元/㎡，对比之下，该小区采用空气能+太阳能采暖，每年可节省120万元。用上空气源热泵之后，当地居民反馈良好。有住户在滕州市里有另外一套房子，使用集中供暖，该住户对比两处的室内温度，发现温度差别不大，而且费用更低，“使用空气源热泵为小区供暖，不比城市的大暖差！”据了解，太阳能作为空气源热泵的“理想搭档”，应用却要符合一定的前提——首先是太阳能集热器需要占用较大的屋顶或平地安装面积，根据经验温升一吨热水需要配置的集热器面积为18平米，配置的集热器面积过低，难以起到节能和削峰的作用，需要进行充分的计算。另外，太阳能系统和空气源热泵系统并联的控制也十分关键，应根据空气能供水温度合理设置太阳能热水系统的运行温度，在光照充足的时候充分利用太阳能的热量，在光照不足的时候避免多余的水泵动力损失。其次，太阳能也需要额外进行一部分保养工作，比如夏季阳光辐射强烈的时候，要用遮阳布进行遮挡，冬季天气寒冷的时候要检查真空管有没有漏气，破坏原本的真空保温状态，防止隔热效果变差导致冻坏。该项目屋顶有着充足的集热器安装空间，在系统设计上也对太阳能供暖系统进行了联动控制，并通过规范化安装和定期巡检保证了系统的稳定性。
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