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空调热泵
浅析双级耦合热泵采暖系统技术与工程应用
发布时间:2019/6/6 字号: 点击数:

文 / 天韵太阳科技发展有限公司


    (供热制冷 荐)实行清洁供暖是加快改善环境空气质量,打赢蓝天保卫战的重要举措。国家住建部、发改委、财政部、能源局等相关部门,相继颁布了《关于推进北方采暖地区城镇清洁供暖的指导意见》、《北方地区冬季清洁取暖规划(2017-2021年)》等多项政策措施,各地“煤改电”项目进行的如火如荼。


    然而,随着清洁供暖改造的不断推进,山区和严寒地区的供暖改造给暖通行业提出了新的技术难题,例如,单一空气源热泵采暖系统受环境温度影响较大,天气越冷时建筑对热量的需求越大,而此时空气源热泵COP值相当低,热反而供不上;低温环境下供热水温度很难超过50℃,这时的最佳末端是地暖,风机盘管已经比较困难,暖气片几乎不可能释放出舒适热量;空气源热泵还经常出现有霜化不净,无霜乱动作的情况,且化霜还需要从室内取热,严重影响了室内供暖舒适度。另外,对于大型建筑或居住小区集中供暖,布置空气源热泵需要占用较大的土地面积,而且还会带来冷岛效应和噪音问题。基于此,本文以实际工程为例,介绍北京天韵公司最新开发出的双级耦合热泵采暖系统,为严寒地区热泵采暖提供借鉴。

1 东北严寒地区实施的采暖项目之一
1.1 长春市明珠花园别墅采暖项目设计


1)项目建筑基本情况

    本项目所在地:吉林省长春市;建筑面积:580m2(外观见图1);末端情况:地暖;需求:满足冬季采暖,采暖期从10月25日正式开始,次年4月10日截止,当地供暖期168天。 
 

图1 项目建筑外观


2)项目地气候条件


    长春市位于北纬43°05’~45°15’;东经124°18’~127°05’,居北半球中纬度北温带,其中主城区位于松辽平原腹地的伊通河台地之上 。西北与松原市毗邻,西南和四平市相连,东南与吉林市相依,东北同黑龙江省接壤,市域界周长约3298.97km。


   统计2018年1月份气温见图2。最低气温为-30℃。经查近五年(2014~2018)历史最低温度为-30℃。 


 

图2 统计2018年1月份气温


   项目采用天韵双级耦合热泵采暖系统,设计耐极寒温度-36℃,能够满足历史最低气温-30℃极端最低气温天气条件下的采暖需求。


2 设计依据
2.1设计参数,见图3

图3


2.2相关国家和地方标准

    GBJ50242-2002《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》;GB 50032-2003《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》;GB 50303-2002 《建筑电气工程施工质量验收规范》;GB 4272-92《设备及管道保温技术通则》;GB 50212-2002《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》;GB 50210-2001《建筑装饰装修工程质量验收规范》;GB 4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全通用要求》; GB 50327-2001《住宅装饰装修工程施工规范》;GB 50009-2012《建筑结构荷载规范》;GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》;GB50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》;GB50019-2003 《采暖通风与空气调节设计规范》;JGJ174-2010《多联机空调系统工程技术规程》;JGJ142-2012《辐射供暖供冷技术规程》;GB T50144-2010《暖通空调制图标准》;北京地标《户式空气源热泵供热系统应用技术规程》;DB34 786-2008《空气源热泵热水器》;SB/T 10345-2001《制冷系统和热泵—安全和环境要求》;GB 21362-2008《商业或工业用及类似用途的热泵热水机》;GB/T 18837-2002《多联式空调(热泵)机组》;GB/T19409《水源热泵机组》;国家建筑标准设计图集;01SS105《常用小型仪表及特种阀门选用安装》;08R418-1《管道与设备绝热-保温》;以及甲方提供的相关数据,暖通空调设计应遵照执行的的规范、规定和标准等。


3 项目设备选型

   长春市明珠花园别墅采暖项目,建筑面积为580㎡,甲方提供采暖负荷为50W/㎡,根据数据和参数,建筑负荷为50×580÷1000=29kW。

   根据天韵公司产品规格,设计采暖选用AS-YT-48(40)Ⅱ一体机作为供热热源,单机额定制热功率40kW,需机组为1台。

   自2018年10月30日起至2019年4月1日共152天供暖业主李先生共交电费8360元,折合每平米采暖费用约14.5元/采暖季。


4 双级耦合热泵采暖系统技术


   天韵双级耦合热泵冷暖机组,是在复叠热泵的基础上,突破传统单级热泵技术束缚,设计开发的一款高智能化的专利采暖系统。该系统成功解决单空气源热泵严寒停机、供热不足、化霜不彻底及运行费用高的技术性能缺陷,实现了在超低温环境下满足高温出水的需求,且热量输出稳定,从而满足严寒地区各种末端供暖建筑的采暖需求,系统原理见图4。 
 

图4 系统原理

5 机组的主要技术性能特点


    1)双级压缩,降低压缩比,延长使用寿命  
  

   热泵压缩机的压缩比是确保热泵稳定工作的基本前提,在供热温度不变的情况下,压缩比会随着环境温度的降低不断升高,当环境温度进一步降低,压缩比就有可能超出压缩机可以承受的范围,致使压缩机不能长期稳定工作。天韵双级双高热泵机组采用双级压缩,即使环境温度降到极低的-36℃,每一级压缩机需要承担的压缩比仍然很小,从而确保机组使用寿命更长。

   2)双冷媒温区接力,适应更低环温,提供更高水温  

   没有一种冷媒同时具备蒸发温度低(可以适应更低的环境温度)和临界温度高(可以提供更高的水温)的特性,天韵双级双高热泵机组一级冷媒采用高效超低温环保制冷剂R410A(蒸发温度-51.4℃);二级冷媒采用能产高温的环保制冷剂R134a(临界温度101℃),通过两级压缩循环两种冷媒温区接力,解决了在超低温环境下依然能够强劲制热的行业技术难题。

   3)专利智能除霜技术,除霜不降温,舒适更高效

    独有开发的智能除霜控制机理,与常规空气源热泵简单依据时间以及温差除霜不同,而是通过温差动态积分函数实现精准除霜,做到“有霜尽除,无霜节能”,机组制热效果更强劲。同时,除霜时通过机组内分层缓冲水箱中取热,实现化霜供暖两不误。

   4)高度集成,节省安装空间,缩短安装时间

   机组一体设计,除蒸发器外,压缩机、分层水箱、水泵、控制系统、管路系统等全部设计在机组保温房内,不占用室内空间,节省现场设备的占地面积,安装方便快捷,有效解决水系统防冻问题,提高机组工作效率。


   5)冷暖双模式更舒心

   采用自主独立研发的专用三通道换热器,突破了复叠热泵无法制冷的局限,夏季制冷时,直接由一级压缩循环系统与末端匹配供冷。

    6)静音设计享受无忧生活

    蒸发器风机采用侧吹结构,相比顶吹式更静音;机组围护结构内表面覆有特制隔音、消音材料,材料表面结构具有多次漫反射声波作用,可以将压缩机的噪音牢牢地锁在机箱内。

   7)远程智控

   稳定的数据透传,让远程操控流畅无忧,GPRS/WIFI两种模式由客户定制,贴近客户生活。

5 结论

    北京天韵公司最新开发出双级耦合热泵采暖系统,集40余项国家专利技术。除应用在长春市明珠花园别墅采暖项目外,在河北张家口崇礼鹏远砂浆厂、廊坊中石油大厂京通配送中心等项目中得到应用。经过实践检验,突破-36℃严寒低温采暖难题,实现供水温度达到65℃,采暖季COP综合能效高达2.5,可在山区及严寒地区提供稳定、舒适的采暖体验,为暖通行业积淀技术实力,更是为“打赢蓝天保卫战”践行社会责任。

来源:《供热制冷》6月刊   mfj

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