66天供暖+98天制冷，来看热泵两联供耗电量有多低

发布人： mdadmin 　　发布时间：2019-11-19 22:22:57 　　

热泵商学院**讲师康旭辉，于2017年底为自己在西安的办公室安装了一套毛细管地面辐射冷暖系统，选择了一台15HP的空气源热泵超低温冷暖机组，正常使用并做好了数据的收集、以及对系统不断的修正，得到这样一份详实的数据。

 

　　2019.01.09~03.15，累计供暖66天。耗电量为9000kW·h，平均每日耗电量约136kW·h，单位面积日耗电量约0.38kW·h。
 
　　2019.06.04~09.09，持续98天。累计耗电量约5950kW·h，平均每日耗电量约60kW·h，单位面积日耗电量约0.17kW·h。
 
　　一、项目概况
 
　　本项目位于陕西省西安的办公楼，整栋建筑结构类型为钢结构标准厂房，整幢建筑物无集中供暖及制冷，上层、下层及东户均无供暖制冷措施。
 
　　项目建筑面积560㎡，敷设完地暖和地板后层高4.0m，南侧外墙整面为双层玻璃幕墙，西侧外墙为空心砖墙，西外窗玻璃为双层玻璃，窗墙比为20%，北侧窗墙比为60%。
 
　　二、项目需求
 
　　本项目拟建立一个空气源热泵作为冷热源节能、舒适、智能的运行管理平台，实现系统能耗监测，节能产品、技术应用、测试、试验/试验功能，为系统节能运行、环境参数、节能调节、露点控制等提供分析数据，为空气源热泵节能/舒适系统运行数据模型提供数据。
 
　　系统设计、安装可视化、效果可体验，数据可分析、产品可试用、技术可试验，项目可完善。
 
　　三、设计思路
 
　　装修之前对项目维护结构针对性调研和分析，用较低成本完善保温，避免不必要的热损耗和钢结构建筑易出现的“热桥效应”。
 
　　充分利用冬季自由热对建筑物的蓄热，主要采用地面辐射冷暖系统解决冬季制热、夏季制冷的需求。采用系统独立冷/热计量系统，并实时完成热量/冷量/流量/温度等数据数据采集、监测、存储、分析。
 
　　采用热泵、系统水泵、地面循环水泵的分级用电计量系统，并实时进行数据监测、采集、存储、分析。对典型室内温度实时采集，了解不同工况下室内温度的分布情况和一致性，判断系统的平衡和自由热对局部温度的影响。“基于气候补偿的分布式混水循环系统”实现“按需取热/冷”，调节水温，控制露点。
 
　　末端采用保温地暖模块，减小传热系数，避免热量通过楼板传输至下层住户，同时敷设毛细地暖管。
 
　　末端增加风机盘管系统。主要解决：按需调温、按需除湿、空气扰动。承压水箱解决缓冲、排气、蓄能、排污、除霜、峰谷电利用的问题，增加新风系统提高环境质量，感知舒适。预留新风除湿功能。
 
　　四、主机选型
 
　　选择一台15P低温空气源热泵冷暖机组，其主要参数见表1。
 
　　单纯以风机盘管作为末端对流换热时，此主机制冷量可能偏小，但办公室内均匀分布6000米内径约5mm，间距50mm的PERT管，制冷辐射换热面积大，换热也更加均匀，故选用运行功率较低的主机。
 
　　采用水泵的变频功能，实现末端变流量工况下变频工作控制方式，以及变频调节引起的流量变化对热泵运行参数的变化和能耗影响。
 
　　五、系统设计
 
　　安装一个1吨的保温蓄能水箱，在室外温度较好、热泵运行效率较高情况下，将冷、热量制出并贮存在水箱内，满足极限温度下的供暖、制冷需求。
 
　　根据系统要求选取了一台功率为1.5kW的循环泵，该水泵可保证机和风机盘管末端系统的循环，主机出水直供至末端，末端回水通过该水泵提供动力从承压水箱内抽出，输送至主机进水口。
 
　　同时在会议室内安装了分布式混水循环泵，仅作为毛细管地面辐射制冷热系统的循环动力，功率0.35kW，噪音亦在可接受范围内。
 
　　变频器对主机循环泵进行变频，满频率为50HZ，运行频率调控至45HZ。
 
风盘末端系统主管路为水平同程系统，水流经每个风机盘管末端后回到主机的总的循环路程是相等的，消除远近端出现的流量失调而引起冷热不均现象。根据各房间面积不同选取不同型号及数量的风机盘管见表2。

 
　　使用φ10*2.0的PERT管6000m，以50mm间距均匀分布至各区域，以进口环保石墨聚苯原料制作的保温模块特有沟槽悬空设计，将PERT管分布在沟槽之中，有效降低水泥层找平厚度，节省层高空间。
 
　　补水系统位于会议室内，自来水给水经前置过滤器后，直补至系统。
 
　　六、调控方式
 
　　冬季供暖运行时，风机盘管基本不开启，通过毛细地暖管辐射制热。工作日8:00主机自动开机，根据室外环温通过气候补偿调节设置主机出水温度，17:00切换至防冻模式，出水温度调低。冬季供暖运行时，主机同系统循环泵联动，到达设置温度，主机停-循环泵停。
 
　　地暖循环泵作为“气候补偿的分布式混水循环系统”的组成部分，依据室外温度/室内温度-时间段温度要求-依据运行曲线-调节阀门开度-接近目标水温-接近目标室内温度。
 
　　整个供暖季主机出水温度在33℃~40℃范围内调节，地暖水温在28℃~35℃范围内调节。并根据上下班时间和节假日采用采用分时分温动态调节。比如：供暖初和供暖末主机出水温度33℃，严寒期，主机出水温度为40℃，在下班、节假日非工作时间房间内只需防冻运行即可。供暖季风盘几乎不使用。
 

 
　　夏季制冷运行时，风机盘管仅起辅助除湿作用，主要通过毛细管地暖制冷调节，通过室外/室内温度-调节电动调节阀开度-改变混水温度-降低/提高地面温度-参考露点温度-达到室内温度要。以地表温度高于露点温为目标控制混水温度，以室内温度作为舒适度目标调节混水温度。
 
　　查焓湿图：当室内温度26℃、室内相对湿度60%时，相应的露点温度为17.5℃，此时的混水温度为12.1℃，地表温度为20℃。
 
　　产生结露现象的部位有：裸露的分集水器及一小段供回水管。
 
　　结论：混水温度与露点温度的间接相关性、地表温度与混水温度的直接相关性、地表温度与露点温度的直接相关性。地表温度和露点温度有直接关系。
 
　　混水温度低于露点温度不会产生结露现象（例如各区域地面），混水温度过低会导致地表温度过低，当地表温度或物体表面温度降至露点温度以下时（例如分集水管位置），将会产生结露现象，因此防止结露的方式是让地表温度高于露点温度。
 
　　在相对封闭的室内空间内，当可以采集室内温度作为参数时候，则以室内温度为目标调节出水温度/混水温度。以地表温度高于露点温为目标控制混水温度。也就是说，室内温度、室内湿度、地表温度、露点温度是在调节主要参数，而室外温度、室外环境湿度仅作为参考值与室内温度调节和露点温度控制无关。
 
　　目前用了两种方式，一个是通过直读式温度采集器来采集地板内部的温度；第二种是用测温枪来测地板的温度，参考系统的供水温度、回水温度，混水温度，以及空气湿度。（注：这是康旭辉经过一年多的结论，欢迎同行交流和讨论）
 
　　七、整体能耗
 
　　据康旭辉介绍，整个办公室安装多个无线室温采集器监测不同区域的温度。
 
　　1.供热耗电量
 
　　于2019年1月9日开启空气源热泵供暖，运行至2019年3月15日，电表储存的上个供暖季的耗电量为9000kW·h，可计算出累计供暖66天，平均每日耗电量约136kW·h，单位面积日耗电量约0.38kW·h。
 
　　2.冬季耗热量
 
　　超采用声波热量表所采集耗热量，由2019年1月9日开机起至3月5日持续56天，累计耗热量约19130kW，日耗热量约342kW，单位面积日耗热量约0.97kW，若以连续供暖24h计算，单位面积热负荷指标为40w/㎡（非工作时间内机组仅防冻低温运行）
 
　　3.制冷耗电量
 
　　制冷于6月4日至9月9日共持续98天，累计耗电量约5950kW·h，平均每日耗电量约60kW·h，单位面积日耗电量约0.17kW·h。
 
　　4.夏季耗冷量
 
　　超声波热量表所采集的累计耗冷量约15637kW，日耗热冷约160kW，单位面积日耗冷量约0.45kW，若以连续制冷9h计算（每日8点自动开机，5点自动停机），单位面积冷负荷指标为50W/㎡（通过地面辐射制冷，风机盘管末端仅起快速制冷并辅助除湿作用）。