收费站办宿楼煤改超低温空气源热泵供暖案例赏析

  一、项目背景

  陕西冬季大范围雾霾情况时有发生，从雾霾排放污染物的排放源上看，依次是：燃煤、机动车、工业源。其中燃煤污染物的主要来源是原煤散烧和中小燃煤锅炉的排放。

  为了从根源上治理雾霾，陕西省政府实施了“9+1”铁腕治霾行动——“煤改电”“煤改气”工程，关闭了一大批用于供暖的中小燃煤锅炉。

  二、项目概述

  本工程地处陕西省某市，是一栋三层收费站办宿楼建筑的冬季供暖燃煤锅炉改造工程，该项目总建筑面积约为3100平方米，供暖面积约为2265平方米。根据用户需求，本建筑需设计空气源热泵供暖系统满足冬季散热器供热需求。

  本设计方案采用超低温空气源热泵供暖系统实现冬季供暖功能。

  三、设计参考依据及标准

  1)《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB 50736-2012)

  2)《热泵供热系统设计、安装及工程验收技术规范》(GB/T 8713-2002)

  3)《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》(GB 50242-2002)

  4)《空气源热泵采暖和热水系统的设计与安装》(GB/T 15513-1995)

  5)《建筑给水排水设计规范》(GB/T 50015-2003)

  6)《给水排水制图标准》(GB/T 50019-2003)

  7)《城市区域环境噪音标准》

  8)甲方提供的建筑图纸以及对本工程的使用要求

  四、设备选型

  根据用户的需求，本系统制定采暖方案，即冬季散热器供暖。经计算得知该项目建筑冬季供暖总热负荷为169.875kW。考虑到实际情况，增加10%的富余量，则热泵在设计温度下的制热需求为186.86kW。

  该工程热源选用超低温空气源热泵供暖系统——参照产品热泵机组供热工况技术资料，冬季在室外环境温度为-7.2℃、采暖供水温度为55℃时，1台超低温空气源热泵机组的制热量约为62.5kW;由此可知，本项目建筑选用3台该款超低温空气源热泵机组，总制热量为187.5kW。故可基本满足本项目建筑的供热需求，并且能根据室内需求智能调节主机运行数量。

  五、机组性能特点

  该机组采用整体式上下层结构设计，上层为单独密闭式风腔，风压均匀，换热器利用率高，中部设有接水槽，避免冷凝水直接流到下层零部件中;压缩机、水侧换热器等集成于机组下层，机腔内壁有盖板防尘隔音，可有效降低整体噪音;机组为模块式组合设计与独特管路安装设计，安装灵活性高，可根据不同使用环境自由匹配组合。

  压缩机——采用国际知名品牌谷轮涡旋式超低温热泵专用压缩机，并使用R410A环保冷媒，适应范围更广，保障机组在-30℃～45℃的环温内安全稳定运行，结合喷气增焓技术，出水温度可达60℃，能有效提升低环境温度下的制热能力;主机腔上部封盖，减少噪声对用户的影响，避免雨雪、树叶、沙尘等进入。

  蒸发器——空气侧换热器采用V型超大蒸发器顶出风结构设计，吸收空气热量能力超强;风机采用高效率外转子轴流电机，防水效果好，噪音低、性价比高，结合优质亲水铝箔散热，风压更均匀，保证充分换热，有效提高换热效率。

  换热器——水侧换热器采用高效换热管制成，综合了套管和壳管的优点，并采用圆柱形整体5公分厚发泡保温技术，抗冻能力强，热损失小。

  膨胀阀——节流部件采用电子膨胀阀控制，其流量控制范围大、反应灵敏、动作迅速、调节精细，能有效保障系统稳定高效运行。

  控制器——采用微电脑控制，智能中央处理芯片，完善的多功能控制系统，可实现故障自我诊断、自动保护并报警、智能除霜、远程控制等功能，配合人性化操作界面，操作简单、方便、安全。

  本产品适合广泛应用在寒冷地区的住宅小区、办公楼、学校、酒店、医院、商场、工厂等大中型建筑的集中供暖或分栋供暖，兼顾部分制冷和热水需求的项目。该系统可应用于各种供暖和供冷末端方式，如明装/暗装风机盘管采暖/制冷、地板辐射采暖、散热器等。

  六、施工方案

  根据用户的要求和我公司技术人员现场勘测的情况，只需对用户的热源进行更换，末端仍然使用以前的散热器，就可以满足客户的供暖需求。在进行施工前，根据用户的需求及现场实际情况，做出了如下施工方案：

  1.在所有设备及施工材料到达现场后开始施工，力争在最短的时间内完成安装与调试。

  2.根据机组的重量和摆放机组楼体的结构，确定选用3根20工字钢做为机组的承重梁，工字钢的两头均摊在楼体的承重梁上。

  3.将前期系统设计的两吨缓冲水箱更换为10吨缓冲水箱，确保供暖系统效果的稳定性。

  4.所有改造工程的管道均采用PPR三合一保温复合管，以达到便捷、美观的效果。

  5.系统补水采用不锈钢浮球阀自动补水。

  注：根据我公司技术人员现场了解的情况，在冬季供暖时会有部分客户私自放暖气管道里的热水用。所以我们摒弃了闭式系统，采用了开式系统，并在缓冲水箱上加装了不锈钢浮球阀，达到以最简单、方便的方式控制系统水量。

  6.本系统的电气系统采用独立配电方案，供暖系统设置独立配电柜，所有电缆、电线管道均采用电缆桥架。

  7.在系统注水调试前，采用专门的清洗剂对末端供暖设备进行清洗，去除原供暖管道的水垢，以保证供暖效果。

  七、水系统说明

  该项目供暖系统采用蓄热式耦合型水系统。从系统稳定性来看，考虑到热源的稳定性，宜采用耦合型水系统;考虑到末端系统的设计及与热源的匹配性，宜采用耦合型水系统。

  从系统运行能效来看，充分发挥峰谷电差价，以及白天气温较高、能效好的特性，在末端系统采用一次泵和二次泵的方式来节约水泵功耗。对于耦合型水系统的设计，缓冲水箱的容积对系统运行能效有重要的影响(化霜不停机、频繁启停)。

  八、设备运行费用

  设备从2017年11月10日运行到2018年3月10日，共120天，用电度数为117600度，每度电为0.49元，合计为57624元，每月平均用电为14406元。经过几个月的采暖验证，室内平均温度达到20℃～23℃，设备运行正常，效果很好。采暖期间，该市最低气温达到了-27℃，设备依然没有出现过任何问题，用户对超低温空气源热泵采暖机组的使用效果很满意，收费站站长还给予了高度的评价。在2018年3月15日供暖季结束后，顺利收齐了项目余款。