棄燃氣用超低溫空氣源熱泵 北京某14000㎡辦公樓冬季采暖項目

  在“減煤換煤”的形勢推動下，越來越多的燃煤鍋爐被拆除，開始采用清潔能源采暖方式。其中，燃氣鍋爐和超低溫空氣源熱泵被廣泛應(yīng)用于商用領(lǐng)域。和燃氣鍋爐相比，超低溫空氣源熱泵采暖在運行費用上要更加節(jié)能，而且兼有制冷供暖，因此受到眾多用戶的青睞。

  去年10月初，北京朝陽區(qū)一高科產(chǎn)業(yè)園的一棟綜合辦公樓就棄用了燃氣鍋爐，改為超低溫空氣源熱泵供暖、制冷，并對運行數(shù)據(jù)進行了采集分析。接下來，我們來詳細了解這個項目。

  一、項目簡介：總建筑面積14000㎡

  朝來科技園位于朝陽區(qū)北五環(huán)北側(cè)，園區(qū)總用地面積37萬余平方米，規(guī)劃總建筑規(guī)模約57萬平方米。本項目為朝來高科技產(chǎn)業(yè)園東區(qū)11號樓冷熱源工程。

  項目總建筑面積約14000平米，地上7層，其中2到7層全部為辦公區(qū)，1層為餐飲、超市、辦公綜合區(qū);地下1層為設(shè)備層及倉庫。原有冷源為位于地下室的3臺螺桿式冷水機組，熱源設(shè)計在12號樓地下室的燃氣鍋爐，由于12號樓整體出租給第三方做數(shù)據(jù)中心，燃氣鍋爐被棄用，11號樓的熱源需另行解決。

  二、標準規(guī)范：嚴格遵循最新標準

  《民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》GB 50736-2012

  《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》GB 50189-2005

  《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計規(guī)范》CJJ/34-2010

  《北京市公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》DB11/687-2005

  《北京供熱計量設(shè)計技術(shù)規(guī)程》DB11/1066-2014

  《低環(huán)境溫度空氣源熱泵(冷水)機組-第1部分：工業(yè)或商業(yè)用及類似用途的熱泵(冷水)機組》GBT-25127.1-2010

  三、設(shè)計參數(shù)：采暖室外計算溫度-7.6℃

  3.1 室內(nèi)計算參數(shù)

  3.2 室外計算參數(shù)

  四、負荷計算：建筑總熱負荷為733.2KW

  綜合《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計規(guī)范》及《北京市各類建筑供暖熱指標》(見表4)，選取熱負荷指標為65w/㎡。

  結(jié)合《民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》5.2.7，供暖熱負荷應(yīng)對圍護結(jié)構(gòu)耗熱量進行間歇附加，附加率應(yīng)根據(jù)間歇使用建筑物保證室溫的時間和預(yù)熱時間等因素通過計算確定：僅白天使用的建筑物，間歇附加率可取20%;對不經(jīng)常使用的建筑物，間歇附加率可取30%。該項目僅白天使用，取間歇附加率為20%。

  據(jù)以上得出設(shè)計熱指標q為：

  65×(1+20)%=78 (w/㎡)。

  供暖面積F的確定：本項目總建筑面積約14000平米，由于地下室及各樓層樓梯間、電梯間、前廳、衛(wèi)生間等諸多區(qū)域不供暖，實際控溫面積約為9400㎡(見圖1)。

  圖1：該棟建筑建模

  建筑總熱負荷的確定：

  Q=q×F=78×9400=733.2(kw)。

  該項目還嘗試通過軟件計算建筑熱負荷，下圖為12月份和1月份總負荷曲線圖，從圖中可以看出，總熱負荷最高不超過700KW，和實際計算差距不大。

  圖2：軟件計算12月份總負荷曲線圖

  圖3：軟件計算1月份總負荷曲線圖

  五、主機選型

  該項目選用名義制熱量為72kw的模塊熱泵機組;查該產(chǎn)品樣本變工況性能曲線，機組在-8℃制熱量修正系數(shù)為0.86;-8℃工況為結(jié)霜運行區(qū)，制熱量修正系數(shù)為0.9。

  則-8℃工況機組實際制熱量為：

  72×0.86×0.9=55.7(kw);

  總熱負荷733.2kw;單機制熱量55.7kw，則主機數(shù)量為：

  733.2÷55.7=13.2(臺)，取整，應(yīng)為13臺;

  根據(jù)軟件計算結(jié)果，熱負荷取700kw即可，則主機數(shù)量為700÷55.7=12.5(臺)，取整，應(yīng)為13臺，與該算法計算出來的結(jié)果接近;

  考慮到本項目為辦公樓，夜間及節(jié)假日不供暖，實際需要保證溫度的時間是從上午9點開始，已經(jīng)避過了早上5點、6點、7點一天中溫度最低階段，9點后熱泵出力有所增加，加上熱惰性的存在，主機數(shù)量可以略少，即12臺即可。

  六、運行能耗分析：主機COP高達3.27

  該項目通過遠程監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控機群運行狀態(tài)，包括運行模式、單機狀態(tài)、關(guān)鍵參數(shù)、室內(nèi)溫控等，并采集了采暖季能耗數(shù)據(jù)，進行了能效分析，如下圖：

  通過表5和表6可以看出，在12月中旬室外溫度接近-10℃的工況下，整個系統(tǒng)(9400㎡)每天的耗電量平均值為1467度，其中主機耗電量為1233度，水泵耗電量233度;整個系統(tǒng)能耗平均值為2.75，主機能效比為3.27(全時段平均COP，非—10℃瞬時能效)。