空氣源熱泵采暖,對(duì)暖氣片的改造應(yīng)該是最多的,北方很多建筑都是用的暖氣片,但暖氣片改造也是最難的??諝庠礋岜谜f(shuō)實(shí)話和暖氣片并不是最佳搭檔,原因有好幾個(gè):
1.暖氣片只能用于采暖而不能用來(lái)制冷,因?yàn)槔碚撋喜膳枰呐瘹馄娣e和制冷時(shí)的需求剛好差一倍——假如采暖時(shí)水溫是50℃,室溫要求是20℃,那么溫差是30℃,制冷的水溫按10℃算,室溫要求是25℃,溫差是15℃。
溫差相差一倍,散熱面積也要增加一倍,但只是增加暖氣片也不行的,那樣管道就細(xì)了,而要改管道還得考慮循環(huán)水泵的問(wèn)題等等,基本上改造下來(lái)相當(dāng)于是全部重新安裝了。因此,暖氣片夏天制冷基本不用探討,因?yàn)樽霾坏健?/p>
2.冬天采暖水溫的要求比較高,一般低溫也是要求50~60℃,高的甚至70~80℃。雖然空氣源熱泵的出水溫度也能達(dá)到55℃,甚至采用二級(jí)壓縮技術(shù)溫度可以再高一點(diǎn),但從-10℃到55℃,溫差就已經(jīng)65℃了,這時(shí)候能效比已經(jīng)很低了,而如果COP不能達(dá)到2.0,就不符合國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn),因?yàn)椴还?jié)能了。
3.還有一個(gè)就是暖氣片的出水溫度和回水溫度溫差大,國(guó)家規(guī)定暖氣片的溫差是大于15℃,小于20℃,而空氣源熱泵的溫差才5℃,流量相當(dāng)于是空氣源熱泵的1/3,改起來(lái)會(huì)非常麻煩。
北京“煤改電”中農(nóng)戶家里用的老舊鑄鐵暖氣片
根據(jù)《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50736-2012》,暖氣片需要供水溫度為50~75℃(不能大于85℃,因?yàn)闇囟忍呷菀谞C傷人),供回水溫差大于20℃;另外,鍋爐熱源經(jīng)二次換熱后,二次管網(wǎng)的供水溫度可以根據(jù)情況需要是50~60℃(嚴(yán)寒地區(qū)大于70℃),供回水溫差大于15℃。
空氣源熱泵+電鍋爐
現(xiàn)在很多人拿暖氣片的高水溫來(lái)卡空氣源熱泵,其實(shí)這里面有唬人的地方,很多小區(qū)現(xiàn)在都是這么做的,都是50~60℃,設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的工程也是這么做的。但即便是50~60℃,空氣源熱泵做起來(lái)也有難度:
1、先不說(shuō)70~80℃的熱水,哪怕是50℃的熱水,在低溫環(huán)境下能效比就比較低了,而且還容易出故障,比如說(shuō)低溫情況下燒壞壓縮機(jī);
2、空氣源熱泵的供回水溫差是5℃,而暖氣片是要達(dá)到15℃以上,根據(jù)公式(溫差×流量=熱功率)很容易就可以算出來(lái)空氣源熱泵系統(tǒng)的流量是暖氣片系統(tǒng)流量的3倍,這樣肯定不利于空氣源熱泵機(jī)組運(yùn)行。
第二個(gè)難題還有解決辦法,但第一個(gè)卻是根本性的。那么如何克服這個(gè)難題呢?可以采取空氣源熱泵+電鍋爐的組合方式:晚間谷電價(jià)時(shí)間段用電鍋爐工作,產(chǎn)70~80℃熱水,空氣源熱泵不工作;白天非谷電價(jià)時(shí)間段空氣源熱泵工作,產(chǎn)45~50℃熱水,電鍋爐不工作。
這樣就可以盡量讓熱泵在白天溫度較高的時(shí)候工作,而溫度低時(shí)交給電鍋爐。這種方式主機(jī)怎么選?末端又怎么改呢?
選型要考慮建筑總熱負(fù)荷
因?yàn)榭諝庠礋岜枚际窃诎滋旃ぷ鳎涞貐^(qū)冬季白天的平均溫度一般都是在0℃以上,機(jī)組的工作效率相對(duì)也比較高,所以我們要參考的是0℃時(shí)機(jī)組的制熱量;而嚴(yán)寒地區(qū)冬季白天的平均溫度也是在-5℃以上,那么空氣源熱泵主機(jī)在選型時(shí)要按環(huán)境溫度-5℃時(shí)的制熱量計(jì)算。
因?yàn)榧泄嶂挥泻涞貐^(qū)和嚴(yán)寒地區(qū),也只有這兩個(gè)區(qū)域有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),因此夏熱冬冷地區(qū)商業(yè)項(xiàng)目很少有暖氣片的,這里也就不做考慮。
在進(jìn)行主機(jī)選型時(shí)要考慮的是建筑的總熱負(fù)荷(總熱負(fù)荷=給定的單位面積的熱負(fù)荷×建筑物的總建筑面積)。
以北京(寒冷地區(qū))某10000平米的小區(qū)采暖項(xiàng)目,給定的熱負(fù)荷為45w/㎡,那么總熱負(fù)荷為45w×10000=450kw,而25p空氣源熱泵在0℃的制熱量大概是60kw(這個(gè)數(shù)值每個(gè)廠家的產(chǎn)品有些出入),輸入功率大約為23.7kw。那么,我們可以很容易地計(jì)算出這個(gè)項(xiàng)目需要的25P臺(tái)數(shù)=450kw/60kw=7~8臺(tái)。
除了空氣源熱泵機(jī)組的選型外,晚上工作的電鍋爐也要選,還是按總負(fù)荷來(lái)計(jì)算。上面我們已經(jīng)算出來(lái)總負(fù)荷是450kw,那么這個(gè)項(xiàng)目就需要配置一臺(tái)制熱功率為450kw的電鍋爐。
老舊小區(qū)一般不改末端
老舊小區(qū)暖氣片末端改造非常麻煩,一般都會(huì)要求不要改末端,所以我們也不用對(duì)末端進(jìn)行改造,維持原來(lái)的系統(tǒng)就可以了——晚間循環(huán)水供水溫度50~70℃,供回水溫差15~20℃;白天循環(huán)水供水溫度45~50℃,供回水溫差15℃。
大家這時(shí)候肯定會(huì)懷疑:空氣源熱泵的供回水溫差是5℃,這里變成15℃怎么也可以?還是那個(gè)公式:熱功率=溫差×流量。因?yàn)榭諝庠礋岜玫墓┧疁囟冉档?,散熱量也就比晚上少了,散熱功率降低,溫差也就自然小了,這樣的情況下15℃的溫差沒(méi)問(wèn)題,具體接下來(lái)會(huì)詳細(xì)講。
空氣源+電鍋爐,運(yùn)行更節(jié)能
那為什么不直接用一個(gè)電鍋爐呢?為何還要加7~8臺(tái)25P空氣源主機(jī),這樣成本增加了很多啊?我們算一下運(yùn)行費(fèi)用就明白了。
還是北京某10000平米小區(qū)那個(gè)項(xiàng)目。查《全國(guó)主要城市采暖耗熱量指標(biāo)和采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷指標(biāo)》(見(jiàn)表2),可知北京采暖期天數(shù)為123天,節(jié)能住宅的平均耗熱指標(biāo)為20.6w/㎡(非節(jié)能建筑的熱耗指標(biāo)差不多是節(jié)能建筑的一倍);北京白天16個(gè)小時(shí)的電價(jià)是0.5元/度,晚間8個(gè)小時(shí)0.1元/度(谷電0.3元/度,政府兩級(jí)補(bǔ)貼0.2元/度);白天空氣源熱泵熱泵的COP擬為3.0(白天溫度高完全可以達(dá)到)。
我們可以先計(jì)算出每平方米的耗能=20.6w×24h×123d=60.8kwh,那么每平方米的運(yùn)行費(fèi)用=白天空氣源熱泵運(yùn)行費(fèi)用+夜間電鍋爐運(yùn)行費(fèi)用=60.8kwh×16/24h×0.5元/kwh×1/3(COP)+60.8kwh×8/24h×0.1元/kwh=8.78元;10000平米的冬季采暖費(fèi)用則為8.78萬(wàn)元。
如果全是電鍋爐在工作,則每平方米的運(yùn)行費(fèi)用=60.8kwh×16/24h×0.5元/kwh+60.8kwh×8/24h×0.1元=22.3元;10000平米的冬季采暖費(fèi)用為22.3萬(wàn)元,比前面的方案每年多出13.5萬(wàn)元。
主機(jī)串聯(lián)做同程,避免供回水溫差過(guò)大
前面說(shuō)了末端不改造,空氣源熱泵系統(tǒng)出水溫度45~50℃、供回水溫差15℃怎么解決?我們?cè)诎惭b主機(jī)時(shí)可以采用兩臺(tái)主機(jī)串聯(lián)的方式,幾組串聯(lián)機(jī)組做成同程:回水溫度35℃,先進(jìn)入到第二臺(tái)空氣源熱泵主機(jī),溫度提升至42.5℃,然后再進(jìn)入到第一臺(tái)空氣源熱泵主機(jī),溫度再次提升至50℃。(見(jiàn)下圖)
這里說(shuō)一下,按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的話應(yīng)該是這樣做的,但實(shí)際當(dāng)中我們應(yīng)該要去考察現(xiàn)場(chǎng),實(shí)際溫差可能不只是15℃,也有可能比我們想象重要容易,要根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)。
設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)在哪里?
與固體蓄熱電鍋爐和空氣源熱泵采暖設(shè)備相比,這種方式綜合費(fèi)用更低,剛在計(jì)算運(yùn)行費(fèi)用的時(shí)候就能得出這個(gè)結(jié)論,那么還有那些優(yōu)勢(shì)呢?
1)可以產(chǎn)高溫水:空氣源熱泵也可以采取這種方式產(chǎn)出高溫水,不需要對(duì)末端進(jìn)行改動(dòng),既不需要增加暖氣片,也不用大費(fèi)周折去動(dòng)管道;
2)運(yùn)行更加穩(wěn)定:空氣源熱泵都是在白天運(yùn)行,即使在冬季極端低溫的情況下,寒冷地區(qū)白天的最低溫度都是在0℃以上,-15℃或者-20℃的極端溫度只會(huì)出現(xiàn)在凌晨三四點(diǎn),而且時(shí)長(zhǎng)很短,一年里的極端溫度加起也不會(huì)超過(guò)24小時(shí),但這時(shí)候空氣源熱泵主機(jī)是不工作的,這樣就保證了空氣源熱泵的高效可靠運(yùn)行;
3)系統(tǒng)噪音低:晚上要求噪音低,但晚上空氣源熱泵機(jī)組不工作,沒(méi)有什么好爭(zhēng)議的,而白天的時(shí)候空氣源熱泵機(jī)組的運(yùn)行噪音也要低于之前燒鍋爐時(shí)的噪音。
商業(yè)項(xiàng)目改造如何做?
當(dāng)面對(duì)一個(gè)大型的商業(yè)采暖項(xiàng)目,如果我們沒(méi)有準(zhǔn)備好,盲目去做,幾乎是很難做好的,必須確定一個(gè)方案,看這個(gè)項(xiàng)目能不能做,適不適合做。另外,在確定可以做之后,我們還要思考,這個(gè)項(xiàng)目該如何做,我們不能把所有的希望都寄托在廠家身上。
舉個(gè)例子,保定1萬(wàn)平老舊小區(qū)非節(jié)能住宅末端暖氣片項(xiàng)目需要改造。我們要想一下這個(gè)項(xiàng)目適不適合我們自己干,適不適合空氣源熱泵去改造,如果可以的話我們的優(yōu)勢(shì)又在哪里,怎樣設(shè)計(jì)更合理、更科學(xué)、更節(jié)能的方案去競(jìng)爭(zhēng),在拿下項(xiàng)目之后我們還要考慮如何實(shí)現(xiàn)方案,如何確保機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行,如何保證售后到位,設(shè)備款如何支付從而盡量避開(kāi)風(fēng)險(xiǎn)……
此外,我們?cè)谧錾虡I(yè)工程時(shí),要站在節(jié)能減排的事業(yè)角度制定項(xiàng)目方案,而不是站在產(chǎn)品的角度去開(kāi)發(fā)市場(chǎng)。做家用產(chǎn)品很多人都希望找一個(gè)大廠家,一個(gè)大品牌,然后劃定一個(gè)區(qū)域給自己獨(dú)家代理,再發(fā)展分銷渠道。但做商業(yè)項(xiàng)目不是這個(gè)思路,和做家用產(chǎn)品有很大的不同,做工程必須站在事業(yè)的角度上去做考慮問(wèn)題,而且我們要掌握的不僅僅只是空氣源熱泵一個(gè)產(chǎn)品,還要掌握其他如水源、地源、電鍋爐等產(chǎn)品,這樣才能在做工程的時(shí)候設(shè)計(jì)出最佳方案出來(lái)。