嚴寒地區(qū)大型空氣源熱泵采暖系統(tǒng)設計和施工10大重點難點
在熱泵人的共同努力下,目前空氣源熱泵采暖機組的運行工況已經突破了-30℃甚至-35℃,在黑龍江漠河、新疆烏魯木齊、內蒙古呼和浩特等嚴寒地區(qū)得了應用。(更多內容可點擊:最低-41℃!17個項目有視頻有真相!空氣源熱泵供暖穩(wěn)定又節(jié)能!)
那么,在嚴寒地區(qū),對于空氣源熱泵設備有哪些新的技術要求?在系統(tǒng)設計的時候有哪些重難點?項目施工的時候有注意事項?如何降低項目的整體初投資成本的同時,保證項目運行的效果和節(jié)能性?
一、能源站選址意義大
能源站的選址要考慮好機組運輸問題,尤其是中大型機組無法通過鏟車運輸,只能用汽車吊裝,需要在選址時提前考慮有沒有吊裝位置。
25噸的汽車吊裝和50噸、100噸的汽車吊裝,費用是幾何翻倍的,安裝的距離如果很遠,可能就沒有辦法用25噸的吊車來工作,只能選用100噸的吊車,無形中就增加了項目的施工成本。
因此,一定是先做基礎再放主機。
做基礎的時候,要考慮到如果選這個地方,將來有多少個主機放置,哪個位置可以用20噸吊車來工作,哪個位置可以用50噸吊車來工作,哪個位置要用100噸吊車來工作。
此外,還要考慮配電的投資。
電代煤項目紅線外的投資全部由電網企業(yè)完成,紅線內的投資由建設方或者業(yè)主方完成。
能源站的位置會影響到兩種投資:
一種投資是高壓電網建設的費用;第二種是從電網引入配電柜,配電柜再引入每臺機組的費用。每一個工程,電纜的價格是最不可控因素,十幾臺主機的項目,一不留神就會增加一二百米。如果能源站位置選擇不當,10臺主機的一個站,電纜就可能增長200米,費用則會多出一兩萬元。
二、定制化機組可最大限度節(jié)能
大部分主機廠家,產品嚴格按照國標工況來設計,基本上都能過關,技術性能指標都能達標,可能在外形和質量的可靠性上會有差距。定制化機組最大的用處是滿足項目的針對性和適配性。
如果只是做工程,機組的定制化影響不會特別大,但是如果要做運營,這一點非常關鍵。
設想一下,通過機組的定制化,每一平米一天能節(jié)省0.1度電,那么整個項目一個采暖季就能省好幾萬元,而省下的錢都是項目利潤。
三、避免冷島效應
前幾年,北方地區(qū)很多大型商用采暖項目出現了冷島效應,機組被凍成一個冰坨子,原因就是主機架設高度過低,整個項目基礎周圍冷空氣被風機往上送,之后再降下來,形成一個冷循環(huán)。
在這樣的情況下,基礎周圍的環(huán)境溫度工況比氣象臺公布的環(huán)境溫度要低很多。
溫度越低,空氣源熱泵的能效越低。所以現在普遍的做法是把空氣源熱泵安裝的位置抬高,避免或者緩解冷島效應。
四、避免風場短路
多臺機組集中布置的時候會有一個現象,一臺機組排出來的水汽會被另外一臺機組吸進去,相互影響之后,結霜頻率越來越高,所以風場短路和架高必須要注意。
解決風場短路問題要注意機組排布,一般來說不推薦回字形或者整整齊齊的一個方陣布置,而推薦采用單列或者兩列的基礎布局,冷島效應也能緩解很多。
五、排水和泄水
嚴寒地區(qū)的項目會遇到一個問題是化霜排水很嚴重,不能指望地面滲透吸收,當然也可以從積水盤到排水管都裝上電輔熱,在電輔熱的保護下,以超越凍土層的深度挖一個排水溝,但是要掏額外的費用。
有一個方式,嚴寒地區(qū)做完基礎之后做鋼架,其它地方的土絕對不要做水泥硬化,鋪上碎石,厚度大概5公分左右,到了開春的時候,水順著碎石滲入地下,風一吹碎石帶不起來,也沒有揚塵。
泥土如果完全不處理的話,上面風一吹全是揚塵,影響能源站美觀。如果上了硬化水泥,長時間結冰,化冰后水泥地表面脫殼很難看,而且要用這么多電加熱,盡管設備采購成本增加的不多,但是運營方面無法產生效益,意義不大。
六、電氣安裝
大型能源站電氣安裝可能是目前空氣源熱泵工程商最薄弱的環(huán)節(jié),在控制成本和保證安全性之間的取舍往往掌握不好。
因為電氣安裝通常都是找專業(yè)分包商,讓他們負責施工。比如60P的機器,專業(yè)的電力施工隊伍往往會用50平方的電纜來接線,但是實際上35平方就足夠了。50平方的電纜和35平方的電纜,一米的價格差79~119元錢,因此安裝成本會大大增加。
空氣源熱泵機組的銘牌上會標注一個最大輸入功率,專業(yè)的電力安裝公司會根據最大輸入功率加上冗余,進行電纜選型。但是,可以看一下機組的能力曲線表,標注了各個工況下機組的輸入、輸出能力。
從這個曲線就會發(fā)現,除非廠家在水側加電輔熱,否則最大輸入功率永遠用不到。
超低溫機組銘牌上一般有兩個參數,常溫制熱量和低溫制熱量,一個是7℃測試的制熱能力和輸入功率,一個是-12℃測試的制熱能力和輸入功率,從能力曲線表上可以發(fā)現,環(huán)境溫度低的時候,制熱量是降低的,但是輸入功率也同樣降低,并不會因為環(huán)境溫度降低了,工況惡劣了,輸入功率反而上去的情況。
在電力安裝的時候,尤其是在由多機組組成的供熱站的情況下,要不要裝電容柜?
這個要根據當地的溫度狀況和機器的特性選擇,多一個電容柜可能多花費一萬元,能防范電網輸入的電壓變化或者電流變化,還能防范某種狀況下多臺機組同時化霜后又同時啟動對配電和設備帶來的瞬時沖擊。
通常情況下,大型商用集中供暖項目建議安裝一個電容柜,因為每臺機器的狀況是不一樣的,說不定就會出現多臺機組化霜后同時啟動的情況。
七、已完工程的成品保護
在做項目的過程中,許多人會忽略成品保護這一點。公建項目集中供熱這種情況不常見,但是住宅供暖項目中很常見。
例如一個10萬㎡的小區(qū),前期入住面積只有兩三萬平米,前期可能按照3.5萬㎡的負荷配機器,能收多少錢就上多少臺設備,之后再拿后續(xù)收到的錢繼續(xù)添加設備。
這樣的項目需要長期不斷的累加安裝,在能源站的設計和能源站連接主管的設計上就要考慮后續(xù)事宜,能不能在不停機的狀態(tài)下添加設備,稍微把閥一開,通水通電,設備就開始正常工作,這是在設計的時候必須要考慮到的。
還有一種情況是某些項目需要安裝幾臺設備讓甲方去宣傳,然后等交房的時候再供熱,設備安裝后沒有調試,也沒有運行,一放就是一年半載,所以必須要做好保護。
八、動力系統(tǒng)
設計上要注意泵、管網、末端的選型和校核,要高度重視管徑的匹配,管徑變化之后會增加很多流量的變化,給管網增加很多阻力,水泵的做功就會增加。
因此如果設計得不合理,會造成投資過度或者達不到效果要求。
九、水力平衡
空氣源熱泵廠家和工程商經常會遇到節(jié)能商來推銷管控系統(tǒng),提出水力沒有做到平衡會導致溫差大,然后通過管控系統(tǒng)解決。
一般來說,一個十幾萬平米的小區(qū),在回水溫度30℃的情況下,樓中段走地暖的話室溫大概在25~26℃,樓頭在20~21℃之間,溫度有差距是一個正?,F象。大規(guī)模項目管網是做不了同程的,因為投資太高。
集中供熱還有一個特點,取暖費有人今年交,明年不交了,也有人明年才交,要求今年先把管網接上。
如果一直盯著水力平衡,費人、費時、費力、費錢。某一個項目的供熱溫度要求在18℃±2℃之間,只要把最不利的那個點保證在18℃以上,那么即使出現溫度不平衡也能夠接受。
供暖系統(tǒng)本身每年的供熱狀況就是不均衡的,今年少明年多,每年都一點點疊加上去,如果某一個單位里面出現有人不交采暖費,不可能為了把它騰出去再去調節(jié)水力平衡,為此花幾萬元做管理系統(tǒng),然后每年再交軟件更新、維保費用,這樣做是不值得的。
十、節(jié)能手段
整個系統(tǒng)智能化的節(jié)能手段是必須用的,比如河南鶴壁有一個小區(qū),采暖采用了刷卡收費系統(tǒng),形式跟感應水表一樣,80元一戶,用戶辦卡充值以后,在表上刷一下,閥門打開開始供暖,這樣省去上門收錢的人工成本,用戶沒錢了自己去充值,也不用擔心用戶偷水問題。
節(jié)能的另外一個手段是掌握最不利工況的環(huán)境溫度和進回水溫度的關系,最不利工況點的溫度只要超過20℃了,做法一定是降低回水溫度,因為回水溫度越往下降,系統(tǒng)能效越高。
在回水端裝一個遠程的GPS模塊和溫度采集器,參數兩分鐘更新一次,取該點的回水溫度減去5℃,基本上就是采用地暖末端的房間溫度,然后用最不利點的工況來調節(jié)整個能源站回水溫度的設置。
跟用戶解釋的時候可以這樣說:為了保證供熱質量,在您家里安裝一個監(jiān)測裝置,這樣的話一旦低于20℃就馬上采取措施。如果老百姓不讓運營企業(yè)人員進室內,那么可以在出來的立管管道井里面裝一個溫度傳感器,也可以達到同樣效果。
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