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干货分享/商用空调如何设计,让空气源热泵“更省”

发布时间:2020-10-11 11:07:42

       随着全国各地拆燃煤锅炉进行节能环保改造,禁止烧煤后,首当其冲的便是各种商业场所,如泳池、宾馆酒店、洗浴中心、农庄、办公楼写字楼、工厂等项目。这些场所之前大部分都是自己烧锅炉,但现在在严厉的环保政策下,全部都要进行改造,而在能源替代中,不管是烧天然气还是用电锅炉,后期运行费用都非常高,不利于长远发展,增加商户经营成本。在市场需求下孕育出空气源热泵系统。然而,空气源热泵也是现在燃煤替代市场上最受欢迎的方式之一。尽管空气源热泵的节能优势无可取代,但由于初投资成本比较高,再加上有部分热泵项目在后期的运行过程中,节能效果并不理想,导致很多客户对改造空气源热泵持怀疑态度。从原理来讲,空气源热泵无疑是比电和天然气更节能的,但很多时候由于在系统设计时考虑不全或者安装时不专业规范,使用后并没有达到理想中的效果。其实,要让系统更节能,我们必须在设计项目系统的时候,可以根据每个项目自身的特点,采用不同的冷热源和不同的设计方案,这样才能做到更节能。就像酒店,同是酒店,不同的位置、不同的用途,设计系统时也不一样,变化比较大。所以我们要如何让空气源热泵“更省”。跟这小编的步伐一起来学习商用项目空气源热泵该如何设计?


       下面我们以办公楼及酒店宾馆等常见的商业改造项目为例,介绍如何根据项目特点来设计系统,达到节能的目的。



        一、办公室写字楼、教室类项目


        写字楼办公室、学校教室等商用办公这些地方有一个特点,那就是白天用而晚上几乎不怎么用,我们在设计时完全可以根据这个特点来让系统更加节能。


      1、场所使用性能:白天办公使用,晚上停用


       商用办公场所基本都是白天使用,而晚上只要维持不冻就可以了。这样的场所很多,像写字楼、学校教室等之前大多数是自己烧锅炉采暖,而制冷基本都是用的氟系统空调,所以改造的潜力非常大。


       现大多数城市用电高峰期,商业写字楼、工厂等用电都有峰谷用电,晚上的电价很便宜。所以,我们在设计系统时完全可以把这个因素考虑进去,利用电价的最低点和空气源热泵产品能效的最高点,来做到系统更加节能。要做到这点也不难,用蓄能水箱就是一个很好的方法。


       2、设计要领:低谷电价和高能效


       夏天制冷时,这个也是节能效果最明显的时候。在夏天,晚上是室外温度和室内温度温差最小的时候,也是空气源热泵一天中工作效率最高的时候,而且,这时候还是一天当中电价最便宜的时候。如果能让机组在这个时间工作,把冷量储存起来,然后在第二天白天需要冷量的时候释放出来,机组的的能效会比想象中高很多!


       然而实际施工起来也不复杂,做一个大的蓄能水箱,水箱的保温做好一点,让机组在晚上的时候工作,设置定时开机,就能够把大量的冷量蓄到水箱里面。要知道,水箱的保温只要做到位了,一天下来温度的变化幅度基本没什么变化。


        在冬天制热时,由于冬天晚上温度低,这时候和室内的温差是最大的,也是空气源热泵机组工作能效最低的时候,所以,这时候需要进行核算,一种是利用电价的最低点也就是谷电加热,一种是利用空气源热泵能效的最高值加热,就是温度最高的时候加热,看哪种方式更节能。


        一般来说,晚上只要温度在-5℃以上,空气源热泵机组的COP可以达到2.2以上,这时候机组工作来蓄热是比较值的。


       3、 蓄能水箱需要配多大呢?


       既然是利用水箱来蓄能,那么水箱要配多大才有蓄能的效果呢?水箱配小了,储存的能力可能维持不了一天的使用,配大了则性价比降低,而且还浪费。一般来说,水箱的大小可以根据建筑需要多少的能耗来设计。


       像1000m2的建筑面积,热负荷按60W/㎡大概配个30P机就够了,可以用3台10P,这样的设计的好处就是如果其中有一台坏了其他两台还可以用,另外用三台机组一起用还有变频的作用。


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       三、景区酒店类项目


       现在全国都很流行农庄,这样的项目有一个特点,一般都是4、5月份开始,然后10月份就结束了,淡旺季比较明显,这跟景区酒店比较相似。


       1、 市场现状:热泵应用少,市场反应节能效果一般


       空气源热泵本身肯定是节能的,之所以费电,一个最重要的原因就是设计不当,没考虑到细节的东西。


       举个例子,一个景区宾馆,大概30个房间,设计3吨水箱,用5P机组来带,从配置上来说是完全足够了的。但这样设计前提条件下是,针对宾馆全部入住的情况下而设计的!到了淡季的时候,除了周末人多点外,其他时候的人很少,可能就只有10来人洗澡,而在设计的时候大都是用水箱的高液位来控制补水,当液位低于设定值时就开始补水,这样一来3吨的热水就严重浪费了,因为水箱在不停散热,可能比用电热水器能耗还高。所以,客户会说空气源热泵系统一点都不节能。这其实不是产品本身不节能,而是设计考虑不周全,产生耗能。其实改一点就可以了,把液位控制做成多液位段控制就行。这样一来,淡季的周一到周五完全可以只维持烧一吨水,不需要全部加热,而旺季来临时,逐步往上加,这样就能减少浪费,也会更加节能。



       2、设计要点:如何让冷、热量平衡


       虽然理论上这样说,但要具体做起来没那么简单,设计时我们要把握几个要点。


       比如说,天气很热,大家都开了空调,但这时候洗澡的不多,这样热量就多了,冷量不够;或者下雨了,大家都不开空调,但是需要洗澡,这时候可能热水就不够了。这里就涉及到冷量和热量的平衡问题,只有把这两个问题解决掉,系统才算比较完美。


       解决方式有两种:


       ① 一种很简单,就是加大水箱的吨量,把水箱做的相对大点,做到可以满足酒店一天的制冷量和热水量。这样一来,不管这样,冷、热量都是够的,但成本上要增加。


      ② 是继续在水箱上做文章,把原来的两个水箱,增加成三个水箱,其中,一个水箱还是制冷水箱,一个水箱为中间过渡水箱,另一个为热水箱。前面两个水箱相对做大点,热水水箱做成恒温水箱,若热水水箱一直保持在55℃,那么中间过渡水箱的水温加热到40℃或者45℃。而水箱大概做多大,我们也可以根据酒店用水量算出来,加热一吨水升高1℃需要1.17KW,根据这个可以算出要储备多少的热量。


       这样的做法可以应用到任何酒店的夏天制冷+热水需求上。现在大部分酒店都是做一个水箱,需要5吨的水量就做一个5吨的水箱,这样其实有一个很不好的现象,比如说大家都是到一定液位就停了,当有5℃温差的时候就会把水箱加热,当晚上12点后,温差小于5℃时还是会启动热泵加热,其实这个时候加热是没有必要的,一是不需要,二是能效比低,但主机就是这么设计的就没办法。


       我们可以再做个小水箱,比如说30吨水,可以做成一个25吨和另一个个5吨的,5吨是恒温水箱,当洗澡的时候热量不够了,可以迅速把水加热,设定的10℃温差。这样就不用维持一个大的水箱的温度,系统会节能很多。

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