如何设计大型“空气能热泵 + 太阳能”热水工程?正理生能泰州学院实例为您解析
作者: 未知   时间: 2020-12-10   来源: 未知   浏览: 446
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  对我国来说,多能互补供热系统仍处在起步阶段,在“煤改清洁能源”政策下,空气能、地热能、太阳能等清洁能源被广泛应用于供热领域,尤其是在居民采暖方面,良好的市场机遇中受益的不仅是居民日渐提高的冷暖需求与大气环境的改善,对于多能互补供热系统来说更是一个发展契机,“空气能 + 太阳能”供热技术作为清洁能源综合应用的重要组成部分,对于清洁供热具体实施具有积极促进作用。本文介绍浙江正理生能科技有限公司的《泰州学院二期宿舍生活热水节能服务 BOT 项目(太阳能&空气能)》,通过实例说明“空气能 + 太阳能”的优势,供大家赏析学习。

  建筑物概况和用途简介

泰州学院三期工程新建学生宿舍楼三栋,为底层+11层小高层建筑,底层为架空层。1-11层为学生宿舍。其中A栋与B栋每栋住宿学生人数1006人,首层有2间单人无障碍宿舍,21间4人/间标准间,其他标准层每层23间宿舍。C栋首层4间无障碍宿舍,23间标准间,标准层每层27间标准间,C栋可住宿学生人数为1176人。

  设备配置概况和用途简介

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  设计方案

太阳能集热器+空气源热泵+电加热;水箱放置楼顶。正常以太阳能为主要能源,优先使用太阳能。当太阳能能量不够时,智能启动空气源热泵;极端恶劣天气情况下,或用水量突增时自动启动电加热。确保学生洗浴热水供应充足。

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  各栋楼住宿人员数量表及主要数据指标:  

表2.1-1

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  各数据依据来源见如下说明

1、热水用水量定额:根据《建筑给排水设计规范》GB50015-2003表5.1.1-1中规定,III(IV)类宿舍热水用水定额为40-80L/(每人·每天),本项目取热水用水定额为60 L/(每人·每天)。

2、日均用水水温:  为减少投资并保证用水高峰期水温,取设计水箱终止水温:55℃。

3、太阳保证率:根据《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB 50364-2005中第4.4.2规定,太阳保证率宜取0.3-0.8之间,本工程中取值为0.42。

4、太阳辐照量:因南京纬度与泰州纬度接近,所以以南京地区全年日均太阳辐照量为设计依据;

5、全玻璃真空管集热器型号选取:综合考虑经济性,采用性价比较高的ZQB/0.05-YF-6.32/50-58太阳能集热器,单台集热器的集热面积为6.4㎡。

实际使用效果节能与环保

从太阳能+空气能的成本核算(电耗)来看节能性突出。

具体电耗如下:山栋宿舍住宿学生共3188人,全年在校270天。

  1.全年需热水量:3188人*60kg/人·天*270天/1000kg/吨=51645.6吨(注:a全年热水平均温升为40℃; b系统综合热损耗为15%)。

  2.集热器全年产热水量:220组*6.4m2/组*13.026MJ/dm2*0.48*270d/4.187/40℃=14192吨(集热器效率0.48;泰州地区太阳总辐照量平均每天13.026MJ;系统配置220组、每组6.4m2;全年平均水温40℃)。

  3太阳能循环泵耗能:2.2千瓦/系统*3系统*运行5小时/天*270天 =8910kwh(循环泵总功率6.6)。

  4.供水循环泵1#-3#3台8.4KW供水泵;每天供水泵运行8小时;共耗能18144kwh。

5.系统控制器电耗:1kw×24h×3个×365天=26280kwh。

6.太阳能不足部分需空气能辅助加热水的总量:51645.6-14192=37453.6吨。

7.系统能量损耗按15%计算,则全年耗损能量为:51645.6吨*40℃*15%*1.163kwh/吨·℃=360383.00kwh(全年平均冷水需温升40℃)。

8.热泵循环泵每个系统功率1.1Kw,6个系统=6.6Kw, 热泵循环泵总功率合计19.6kw。

9.20P热泵12台,24热泵P6台,总制热量:12台*68kw/台+6台*75kw/台=1266kw。

太阳能不足部分热泵需提供能量约:37453.6吨*40℃*1.163kwh/吨℃=1742341.47kwh

10.热泵机组耗能为:(系统损耗+太阳能不足部分)÷热泵能效比=(1742341.47kwh+360383.00kwh)÷3.6=584090.13kwh(空气源热泵全年运行平均能效系数3.6;)。

热泵需运行时间约为584090.13kwh /1266kw=461.36小时。

11.热泵循环泵需耗能461.36小时×19.6kw=9042.79kwh。

太阳能+空气能系统耗能:上述3+4+5+10+11=646466kwh。

舒适性

本系统采用太阳能+空气源热泵系统,为用户提供接近身体温度的生活热水,并且配备大容量蓄热水箱,能解决用水高峰期水量不足等问题。

用户评价

经过近一年的使用,设备运行稳定,学生用水无水压不稳等情况,非常节能稳定。

注:该项目在“节能杯”第五届空气源热泵系统设计大赛中荣获“空气源热泵多能互补最佳应用奖”。


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