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蓄能互联热泵系统暖气片供暖改造方案

作者:DENAIR  来源:德耐尔官网  时间:2017-05-08 15:00  点击:

在我国铁腕治霾的进程中,涉及取缔燃煤锅炉采暖的项目,大都是城区周边分散区域的住宅小区和医院、学校等老旧公共建筑,由于所处区域偏远,大都是在供热供气管网不能覆盖的地区。该类区域的暖气片采暖改造项目,一是要解决热源问题,二是要满足暖气片采暖“大温差”散热的技术要求。现有的清洁能源采暖方式中,热泵采暖技术有着节能环保、能效比高、运行稳定的优势,然而常规的水源热泵、地源热泵和空气源热泵,在锅炉替代、暖气片采暖改造项目中,有着不同的技术和条件限制。根据燃煤锅炉替代或取缔的实际情况,可以考虑采取的热泵方案有水源热泵系统方案、地源热泵系统方案、空气源热泵系统方案和蓄能互联热泵系统方案。接下来,小德简要的介绍下各方案:

1、水源热泵系统属于可再生能源利用技术,利用浅层地下水、地表水所蕴含的热能作为冷热源采暖供冷,能效比高,环保效益显著,运行无污染,一机多用,应用领域广泛,但在水资源匮乏地区,环保和水务部门命令禁止打井取水地区,水源热泵系统受到使用条件的限制和政策限制。

2、土壤源热泵系统通过闭式循环吸收浅层地热,北方寒冷地区尤其是暖气片采暖方式下,冬季负荷大,夏季空调冷负荷小或者无需制冷、地埋管换热系统容易造成冷堆积,导致换热量衰减,而且在已建项目改造中,地埋管占地面积大,投资高,基本不具备可行的条件。

3、空气源热泵系统通过采集空气中的低品位热泵实现供暖,系统安装简单、运用更加广泛、但其低温环境条件下,制取高温热量的能力衰减,制热量小,能耗高,而且结霜问题难以解决、除霜运行费用高;高温环境下,制冷能力衰减。为满足更大冷/热负荷的配置造成投资大、空置率高,发展受到一定制约。此外,由于运行条件恶劣,造成维修费用和故障率居高不下。

这几种常见的冷热源解决方案,都有着各自的使用条件限制,而且常规的水地源热泵主机或是空气源热泵都是按照末端供回水5℃为基本标准来设计换热器的,并据此进行设备核心部件的选型设计和加工制造,从而就无法通过热泵设备本身去满足暖气片大温差供热的技术要求,除非专门设计各关键部件,但将导致投资增加,通用性降低的短板。

4、蓄能互联热泵系统,通过空气源热泵和/或其他废热余热与相变蓄能技术结合互联,解决了水水热泵源侧低温热源的问题,同时通过常规双系统压缩机独立配置单流程高效冷凝器的标准设计,推出了暖气片专用水水热泵机组,采用“小流量,大温差”智能控制方式,给暖气片大温差供暖散热改造的节能、可靠、稳定运行,提供了可靠的解决方法。

蓄能互联热泵系统原理图

蓄能互联热泵系统,将空气源热泵、水源热泵的优势通过相变蓄能模块的有效组合,是成熟的蓄能技术和热泵技术的综合利用!通过蓄能模块的介入,拓展了水源热泵和空气源热泵的使用条件,克服各自的限制和性能弱点,更大限度利用自然能源(昼夜气温的变化)、“峰谷”电价查及其它无偿能源等各种有利外界因素,实现多能互补、综合利用,构建可靠稳定、节能省钱的采暖/供热系统。

水水热泵机组外观图

蓄能互联热泵系统由一次侧空气源动力模块、二次侧变工况水水热泵和相变蓄能模块组成,通过一次侧空气源动力和相变蓄能的技术耦合,实现空气中所蕴含的低品位热泵的采集和储存,为二次侧水水热泵系统提供有效热源。相变蓄能模块充分发挥了相变蓄能、冷热均流和调节蓄放的功能,采用高密度相变储能溶液灌装的蓄能球,相变温度为5℃,单位体积储能密度高达69.1KWh/m³,相变蓄能球采用超声波熔焊密封,预留空腔吸收相变膨胀,全面确保系统的稳定性和耐久性。相变蓄能材料有固态转变成液态过程中吸收相变融化潜能,进行逆过程时释放相变凝固潜热。

蓄能模块不仅可提升空气源热泵动力模块的运行效率,运行可靠性和寿命,还提供利用各种其它免费能源的可能性,如太阳能、废气、废水等,做到多能互补、综合利用,更大限度的实现低成本环保。在峰谷电价差显著的地区,蓄能模块在冬季制热工况下,起到均流调节作用,有效保障极端天气状况的热负荷需求;在夏季制冷工况下实现夜间谷电蓄冷、白天高峰时段放冷,降低系统的运行费用。

在环境温度过低时,一次侧空气源动力模块处于全面自我保护、无法运行的状态下,蓄能模块为水水热泵系统提供相变热能,二次侧水水热泵主机具备变工况恒定水温输出的适应调节能力,源侧热泵温度在0℃至25℃之间变化时设备保持稳定运行,确保末端暖气片系统60℃高温热水的稳定供应。


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