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空氣源系統設計不好,能耗差距很大
新聞來源:sxfjst.com?? 添加時間:2017-06-29 21:00?? 瀏覽次數:

現在全國各地都在拆燃煤鍋爐,北方地區更不用說,政策非常嚴厲。,政府禁止燒煤后,沖擊最大的一個是沒有集中供熱的區域,另外就是市內的各種商業場所,比如說酒店賓館、洗浴中心、汽車4S店、農莊、辦公樓、工廠等等。

這些地方之前都是自己燒鍋爐,但現在不讓燒了,全部都要進行改造,而在替代能源中,不管是燒天然氣還是用電鍋爐,后期運行費用都非常高,長期來看很不劃算。因此,空氣源熱泵現在是燃煤替代市場上最受歡迎的方式之一

跟客戶的交流中會有這樣一種情況:由于空氣源熱泵產品的初投資成本比較高,再加上有部分熱泵項目在后期的運行過程中節能效果并不理想,導致很多客戶對改造空氣源熱泵猶豫不決。這也成了當地熱泵市場快速發展的一個嚴重制約。

從空氣源熱泵的原理來講,無疑是比電和天然氣更節能的,但很多時候由于在系統設計時考慮不全或者其他原因,結果并沒有達到理想中的效果。這也是很多客戶對空氣源熱泵不置可否的原因

另外,對于節能,很多經銷商都走進了一個誤區——現在很多同行都是以不變應萬變,不管是什么項目,都是用一種方式在做,如果我是做空氣源熱泵的,那么設計系統時就只考慮空氣源;如果我做水源,那么我就只考慮用水源。

其實,要讓系統更節能,必須要以“萬變應不變”。我們在設計項目系統的時候,可以根據項目特點,采用不同的熱源和不同的設計方式,會更容易做到項目的節能。比如說,同樣一個賓館,不同的位置、不同的用途,設計系統時也不一樣,變化很大。

場合

節能方式

洗浴中心

利用廢水池換熱;

利用除濕換熱;

利用管道回收熱量

辦公室、教室類

利用好蓄能水箱蓄熱,利用電價的最低點和熱泵能效的最高點

景區酒店類

針對淡旺季,做成多液位段控制

冷熱水分成2個或3個水箱,滿足酒店夏天制冷+熱水

那么,商用項目用空氣源熱泵如何設計更節能呢?接下來,飛杰斯特暖通公司根據多年經驗將以洗浴中心、辦公樓及酒店賓館等常見的商業改造項目為例,介紹如何根據項目特點來設計系統,來達到節能的目的。

一、浴池、澡堂類項目:余熱回收

先說洗浴中心、泳池這類的項目,這也是市場上改造需求最大的場所之一。

(一)市場現狀:90%的浴室都沒有做余熱回收

澡堂、浴室在北方很常見,很多都有泡池,而且熱水量很大,一般男泡池都在50噸左右,女泡池大概10~15噸,另外還有淋浴區等。為了了解這類項目的情況,公司還特地跑了很多洗浴中心做調研。現在基本上85%的浴室都沒有做熱回收,浪費非常嚴重——泡池的水一般少則兩三天、多則一個星期就要更換一次,而換掉的熱水都沒有加以利用,另外,淋浴的區的熱水也都是直接排走了。

以前浴室的老板之所以對這些熱量不重視,一個很重要的原因是燒煤比較便宜,便宜的就三四百元一噸,多燒點也沒多大的壓力。但是,現在煤不讓燒了,燃煤鍋爐全部都要被拆掉,不管是是煤改電還是煤改氣,運行成本都大大提升了,至少是原來燒煤的2~3倍,如果之前每個人消費一次收15元還有盈利,可能改造后這個價格還要虧錢。這對客戶來說,用什么能源或者系統更節能就非常重視了。所以,對我們來說,這個領域的市場潛力也是非常的大。

(二)余熱回收的三種系統設計方式

余熱回收有好幾種方式,我現在也在探討,也做了一部分項目。具體改造,我們要根據不同形式的浴室來做。

1.利用廢水池換熱

先說比較常見的、建廢水池來回收余熱。這里涉及到廢水池的建造,有條件限制,并不是所有浴室都適合,很多地方是不適合建廢水池的。廢水池的大小也要看具體情況,如果條件允許的話,最好是能滿足一天廢水的排放量。假如每天的廢水量是30噸,那就建個30噸的廢水池。

廢水換熱的方式也有很多種,有的用板換,但廢水池做了過濾很容易堵,這是個很難解決的問題。我的方法是把盤管放在廢水池里面,盤管里走的是氟,相當于是氟在吸熱,這樣不會出現堵塞的情況,最多盤管上會有些臟東西,污垢、淤泥什么的,用水壓槍一沖就干凈了。

2.利用除濕換熱

我們說余熱回收,其實余熱的概念是很廣泛的,不僅僅只是廢水的余熱,還有空氣中的余熱,浴室里的熱氣都是熱量。而且,這個熱量還必須通過新風或者其他方式把濕熱抽出去,否則浴室里會很濕、很悶。如果不排濕,室內的濕度會達到90%甚至更多,而一般來說,浴室濕度最好是控制在60%以下,這個范圍是比較舒服的。

濕熱空氣直接排出去的話會損失大量的熱量,其實我們完全可以用除濕的方法把空氣中的熱量收回來。我們都知道,除濕的過程就是制冷,而制冷的過程本身就是熱回收。這種方式相當于把空氣源熱泵的蒸發器放到浴室上邊,大量的吸熱,這個過程會產生冷凝水,相當于把濕氣也除了

這樣一來可謂一箭三雕:不但解決了除濕問題,也把空氣中的熱量回收了,另外還可以用這個熱量來維持浴池的恒溫。如果安裝條件不允許,我們也可以通過風盤和風道,把熱量回收起來,再循環給到水箱里面。這樣基本可以滿足維持浴池恒溫的熱量。

當然,如果有條件,廢水池還是要建的,因為淋浴也需要熱量供應。

3.利用管道回收熱量

如果不能建廢水池,還有一個比較好的回收余熱的方法,就是在地下鋪管來回收熱量,熱水淋浴的時候過程中,就把熱量給回收了,然后給到水箱。這種方式我也嘗試過,在北方冬天效果特別明顯。冬季水溫在8~9℃,如果采取這樣的方式,可以把水溫提高到30℃左右。

浴室的余熱回收有太多的方法了,關于如何更節能的話題,我會在6月份的熱泵商學院•杭州站系統詳細講解,包括設計圖紙也會畫出來跟大家分享,這里就不詳細闡述。

二、辦公室、教室類項目:水箱蓄熱

辦公室、學校教室還有工廠、寫字樓、商用辦公這些地方有一個特點,那就是白天用而晚上幾乎不怎么用,所以在設計的時候完全可以根據這個特點來讓系統更加節能。

 

(一)學校等場所等用能特點

白天使用,晚上停用商用辦公場所基本都是白天使用,而晚上只要維持不凍就可以了。這樣的場所很多,像寫字樓、工廠車間、學校教室等大多數還是自己燒鍋爐采暖,而制冷基本都是用的氟空調,所以改造的潛力非常大。

北方大多數城市都有峰谷電,晚上的電價很便宜,這和這些商業辦公場所的使用時間剛好相反。所以,我們在設計系統時完全可以把這個因素考慮進去,利用電價的最低點和空氣源熱泵產品能效的最高點,來做到系統更加節能。要做到這點也不難,用蓄能水箱就是一個很好的方法。

(二)利用電價的最低點和熱泵能效的先說夏天制冷,這個也是節能效果最明顯的時候。在夏天,晚上是室外溫度和室內溫度溫差最小的時候,也是空氣源熱泵一天中工作效率最高的時候,而且,這時候還是一天當中電價最便宜的

如果能讓機組在這個時間工作,把冷量儲存起來,然后在第二天白天需要冷量的時候釋放出來,機組的的能效比可以想象會有多高!而實施起來也不復雜,做一個大的蓄能水箱,水箱的保溫做好一點,讓機組在晚上的時候工作,設置定時開機,就能夠把大量的冷量蓄到水箱里面。要知道,水箱的保溫只要做到位了,一天下來溫度的變化幅度基本沒什么變化的。

而在冬天制熱的時候,由于冬天晚上溫度低,這時候和室內的溫差是最大的,也是空氣源熱泵機組工作能效最低的時候,所以,這時候需要進行核算——一種是利用電價的最低點也就是谷電加熱,一種是利用空氣源熱泵能效的最高值加熱,就是溫度最高的時候加熱——看哪種方式更節能。

如果晚上電價是白天的一半,而熱泵機組白天COP的能效不能滿足是晚上COP的兩倍,那么,讓熱泵機組在晚上利用谷電工作就節能一些;反之,則是讓熱泵在白天溫度高的時候工作更節能。

一般來說,晚上只要溫度在-5℃以上,空氣源熱泵機組的COP可以達到2.2以上,這時候機組工作來蓄熱是比較值的

(三)水箱配多大比較合適?

既然是利用水箱來蓄能,那么水箱要配多大才有蓄能的效果呢?水箱配小了,儲存的能力可能維持不了一天的使用,配大了則性價比降低,而且還浪費。一般來說,水箱的大小可以根據建筑需要多少的能耗來設計。

比如說,石家莊一棟1000㎡的節能建筑需要5個小時(假如辦公時間是8個小時,釋放5個小時的熱量就可以,建筑有保溫作用)的熱量,那么按我們就可以按節能建筑60W/㎡的熱負荷取值,計算出每小時建筑需要的能耗是60KW,5小時就是300KW,也就是說要蓄300KW的熱量。

制熱溫差一般設置是10℃(55-45℃),而1噸水每升高或降低1℃,需要活著散出來的熱量是1.17KW,1噸水降低10℃提供的熱量就是11.7KW。那么,水箱的大小就等于300KW除以11.7KW/噸,結果是25噸左右(這里討論的是利用水箱來蓄能,而不是普通的小緩沖水箱。關于膨脹罐、蓄能水箱和緩沖水箱,請參看文章采暖老師傅教你認識系統中的膨脹罐、緩沖水箱和蓄能水箱

1000平的建筑,熱負荷按60W/㎡取大概配個30P機就夠了。可以用3臺10P,這樣的好處是萬一有一臺壞了其他兩臺還可以用,另外用三臺機組一起用還有變頻的作用。

三、景區酒店類:不一樣的“水源”熱泵

現在全國都很流行農莊,李克強總理也說要發展農村經濟,發展農村旅游、觀光經濟。石家莊周圍也有很多農莊,這樣的項目有一個特點,一般都是4、5月份開始,然后10月份就結束了,淡旺季比較明顯——跟景區酒店比較類似。

公司對很多農莊和季節性酒店做過調研,這些酒店,尤其是小酒店,在制熱水和制冷上——由于冬天游客少,采暖需求不大——不外乎這幾種方式:一是用電熱水器洗澡,用常規空調制冷;還有部分酒店升級了一部分,熱水用空氣源熱泵,制冷還是用氟空調。

(1)舉例:正常的配置,為何客戶覺得費電?

據我所了解的,客戶對空氣源熱泵的反饋還是比較費電。空氣源熱泵本身肯定是節能的,之所以費電,一個最重要的原因就是設計不當,沒考慮到細節的東西。

舉個例子,一個景區賓館,大概30來個房間,設計的3噸水箱,用5P機組來帶,從配置上來說是夠了的。

但問題也出來了,這樣配置是針對賓館全部入住的情況下設計的,但淡季的時候,除了周末人多點外,其他時候的人很少,可能就只有10來人洗澡,而在設計的時候大都是用水箱的高液位來控制補水,當液位低于設定值時就開始補水,這樣一來3噸的熱水就嚴重浪費了,因為水箱在不停散熱,可能比用電熱水器能耗還高。所以,客戶會說空氣能一點都不省。這其實不是產品不節能,而是設計更耗能。

針對這個例子,其實改一點就可以了,把液位控制做成多液位段控制就行。這樣一來,淡季的周一到周五完全可以只維持燒一噸水,不需要全部加熱,而旺季來臨時,逐步往上加,這樣就能減少浪費,也會更加節能。

(二)酒店夏天制冷+熱水,用“水源”更節能

當然,這還不是最佳的設計方式。我會設計成一個標準的水源熱泵。很多人一想到水源就是從地下抽水,其實從上面抽水也是一樣的,要從熱泵的本質上去思考。

原理也很簡單,把原來的一個水箱,做成兩個水箱(假設為A、B水箱),我們可以把A水箱里的水的熱量抽出來給B水箱,這樣B水箱就成了熱水箱,而A水箱由于熱量被提取出來就成了冷水箱,然后用B水箱來供熱水,A水箱用來制冷,就相當于一份電做了兩份功。如果系統設計恰當,這樣設計節能效果會非常明顯,投資成本很快就能夠收回來。

我們可以計算一下:一般酒店房間空調也就1.5P或者1.2P,大概就1KW,每天工作10個小時也就是10度電,一個月按25天算就是250度電,6個月(旺季)就是1500度電,酒店電價一般是1.2元/度,也就是說每個房間一個旺季下來是1800元。如果用我剛才說的方式去設計,在滿足熱水量的同時,一個房間就能省下1800元的制冷費用。這樣算下來,能效是非常高的。

(三)設計關鍵點:如何讓冷、熱量平衡

當然,具體做起來沒那么簡單,設計時有幾個關鍵點。

比如說,天氣很熱,大家都開了空調,但這時候洗澡的不多,這樣熱量就多了,冷量不夠;或者下雨了,大家都不開空調,但是需要洗澡,這時候可能熱水就不夠了。這里就涉及到冷量和熱量的平衡問題,只有把這兩個問題解決掉,系統才算比較完美。

 

解決方式我這里說兩種:

一種很簡單,就是加大水箱的噸量,把水箱做的相對大點,做到可以滿足酒店一天的制冷量和熱水量。這樣一來,不管這樣,冷、熱量都是夠的,但成本上要增加。

另外一種方式,是繼續在水箱上做文章——把原來的A、B兩個水箱,再細化成A、B、C三個水箱,其中,A還是制冷水箱,B是中間過渡水箱,C是熱水箱。A、B水箱相對做大點,C水箱做成恒溫水箱,假如C水箱一直維持55℃,那么B水箱的水溫加熱到40℃或者45℃。而水箱大概做多大,我們也可以根據酒店用水量算出來,加熱一噸水升高1℃需要1.17KW,根據這個可以算出要儲備多少的熱量。

其實,這樣的做法可以應用到【熱泵市場 水印】任何酒店的夏天制冷+熱水上。現在大部分酒店都是做一個水箱,需要5噸的水量就做一個5噸的水箱,這樣其實有一個很不好的現象,比如說大家都是到一定液位就停了,當有5℃溫差的時候就會把水箱加熱,當晚上12點后,溫差小于5℃時還是會啟動熱泵加熱,其實這個時候加熱是沒有必要的,一是不需要,二是能效比低,但主機就是這么設計的,沒辦法。

我們可以再做個小水箱,比如說30噸水,可以做成1個25噸和1個5噸的,5噸是恒溫水箱,當洗澡的時候熱量不夠了,可以迅速把水加熱,設定的10℃溫差。這樣就不用維持一個大的水箱的溫度,系統會很節能。

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