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西安太阳能+热泵热水采暖系统工程案例
2014-04-24 16:48:14 来源: 作者: 【 】 浏览:992次 评论:0

1工业园概况

    西安市属于半湿润季风气候,严冬寒冷干燥,平均气温在零下4℃。日照资源丰富,年均日照天数299天。陕西西安联塑工业园区,主要是以科研、生产、展会、服务、管理、推广为主要目的的大型基地,其产品应用于市政给排水工程暖通制冷工程、热水供应工程、自来水输送工程、工业循环水工程、家庭用水等领域,以展览大楼为中心区域。

    2项目介绍

    展览中心安装的是平板太阳能+空气源热泵的集中供热系统。平板集热器面积为260m2,空气源热泵为123kW,储热水箱为4t,供应展览中心大楼的采暖需求。

    3产品的选型、材料选择

    充分利用展览大楼南侧面墙安装集热板的面积,最大安装量为260m2集热板;选用3台36kW的空气源热泵主机,带4t的储热水箱,满足大楼的采暖需求。

    4设计方案介绍

    设计标准规范:《建筑给排水设计规范》(GB50015-2003)、《采暖通风与空调节能设计规范》(GB50019-2003)、《建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范》(GB50242-2002)。

    4.1陕西联塑工业园展览大楼供暖系统设计的要求分析:

    1.承压式循环系统,间接换热系统;

    2.经济、节能、环保、高效;

    3.保证供暖的基本需求,保证大楼内的舒适的问题。

    4.2设计循环采暖系统的流速在3~4m/s,预设容水量为630L,预设压力为0.15MPa。

    4.3系统设计说明

    1.采暖温度16~23℃,分区低温地暖辐射系统;

    2.出热水箱间接式循环换热系统;

    3.夏季过热保护,冬季防冻保护。

    5系统工程应用技术亮点

    5.1热泵辅助加热控制技术、平板太阳能集热器系统应用技术:

    1.同程管路:每一台热泵、每一组集热器阵列到水箱的水路长度都一样,保证水力平衡,流量一样;

    2.循环系统:热泵机组、平板集热器阵列直接和水箱循环,和采暖循环系统分开,有效保护采暖循环系统,保证其水质的稳定;

    3.热泵安装模块:重叠式安装,内藏式安装,安装在外面的槽钢钢架上;

    4.热泵维护过道:钢架维护过道,建筑遮阳结构就相当于过道的护栏网;

    5.集热器钢架:主梁用大号槽钢,配合角钢构成安装架构。

    5.2应用模块

    1.地暖循环系统和循环加热系统分开,用中间过渡的储热水箱做桥接;

    2.防水边框处理,基本能防止雨水进入集热板安装的墙体;

    3.幕墙钢架结构,镶嵌太阳能板,挂装热泵,还有预留的维护通道。

    5.3与建筑相结合

    1.用联排支架,建筑设计支持预埋好所有的固定螺栓和横梁;

    2.上下强度足够的横梁支持,且控制集热器阵列数量;

    3.集热器和集热器的连接必须采用易拆卸组件,保证维护的便捷性;

    4.所有的管路配合低温地暖辐射系统,全部预埋好,不影响建筑体的外观构造。

    6运行工况分析

    6.1运行效率分析

    1.单台机组设计效率

    热泵:COP=名义制热量÷额定输入功率;

    太阳能:η=有效能量÷供给能量;

    2.单台运行检测效率

    热泵实际COP=(1.163×温升×水量)÷(加热时间×总额定制热量)

    太阳能系统实际η=(水比热×温升×水量)÷(辐射强度×有效面积×时间)

    6.2效率性能

    根据环境气候的预测,按照实际供暖面积比安装集热器面积为3:1的数量配比,同时采用高效热泵作为辅助能源,2013年8月份测试结果表明,效率性能非常好。

    6.3耗费情况

    期待2013~2014年供暖季的测试结果。

    1.节能量:预测比传统的燃煤系统节省1/3,比传统的集中供暖系统节省1/2;

    2.节水量:专门用于暖气供应的系统,系统内的水基本稳定,一次注水不需要增加;

    3.节地:利用展示大楼南墙及外墙钢架桥梁安装太阳能集热板和热泵主机,不占用任何展示大楼楼面、外空地的空间,节省了空间、地面的利用。

    4.节材:除了钢材的应用外,整个安装所用的材料都是建筑体设计的时候设计好的,不存在另外的,而且主要就是铆钉、管路等,不再需要重新做水泥墩固定、防水处理、防雷、抗风等所需要的材料。

    7与设计工况一致性分析

    7.1性能

    1.故障自动检测性能正常,出现过故障保护;

    2.显示、设置、定时功能正常;

    3.运行效率正常,测试时候的耗电情况也比较接近设计值。

    7.2供暖保证率

    展示大楼的供暖基础面积约为750m2,外墙保温板约为8cm。设计的热负荷需求为25W/m2。每天的供热需求为:25W/m2×750m2×(3600s×24)=1620000000J。

    按照平均每天的太阳能辐射强度为700~800W/m2计算,冬天的日照时间按照6h/天计算,太阳能的吸收率按照40%计算,则每天的辐射能为700×40%=280W/m2或800×40%=320W/m2。那么,展示大楼的供暖基础面积约为750m2按照实际需求符合25W/m2的热需求计算,所需要的集热板面积为(下限辐射量):1620000000J÷(280W/m2×3600s×6)=267.8m2

    在冬天阳光照射的情况下,系统设计量为260m2的集热器,离实际计算的需求量相近,理论上平板太阳能集热器已经基本可以满足供暖的需求。实际上,还有辅助的空气源热泵热水机,也能冬天温度高于2℃的时刻产生一定的热量供应展示大楼采暖需求。

    以上说明,设计太阳能+空气源热泵作为陕西联塑工业园区展示大楼供暖设备完全能满足需求。

    8能源利用优势分析

    1.新能源利用介绍:太阳能、环境热源、电能、燃气能等四种能源制热设备可以有多种的结合方式利用,以太阳能为主,环境热源、电能、燃气能为辅助,组合成不同的水系统形式,用户可以根据自己的需求及能源配置情况选择合适的热水系统

    选择太阳能+环境热源等供热产品作为供热设备,相对选择燃气能、电能等产品作为供热设备要环保、经济、安全得多。

    2.平板太阳能热水器的特点:平板设计、安全、高效吸热率;使用年限长,最高可达25年寿命等。

    3.热泵热水器的特点:节能、环保、安全、高效率;空间占用小,不需要另外做设备间等。

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