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东北案例:吉林2000㎡餐厅空气源热泵采暖项目剖析

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近年来,空气源热泵在华北、西北等地的煤改电中大显身手,在更加寒冷的东北地区,也悄然燃起了清洁采暖之火。 芬尼克兹在吉林省四平餐厅的冷暖综合工程样板,充分体现了东北地区采暖的不同之处。通过对负荷计算、系统设计、运行调节等针对性的精益求精,不但在寒冷天气下使用无虞,节省运行费用的效果也非常明显。 机组采暖运行160天,总耗电量83580kWh,当地空气源热泵机组的特批电价为0.54元/ kWh,整个采暖季只需22.6元/㎡,远低于非住宅建筑集中供暖收费标准为36元/㎡。


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近年来,空气源热泵在华北、西北等地的煤改电中大显身手,在更加寒冷的东北地区,也悄然燃起了清洁采暖之火。


芬尼克兹在吉林省四平餐厅的冷暖综合工程样板,充分体现了东北地区采暖的不同之处。通过对负荷计算、系统设计、运行调节等针对性的精益求精,不但在寒冷天气下使用无虞,节省运行费用的效果也非常明显。


机组采暖运行160天,总耗电量83580kWh,当地空气源热泵机组的特批电价为0.54元/ kWh,整个采暖季只需22.6元/㎡,远低于非住宅建筑集中供暖收费标准为36元/㎡。


潜力无限

东北热泵采暖年增长50%


据测算目前黑吉辽三省集中供热总面积约为2亿㎡, 难以覆盖 居住、商业及公共建筑庞大的供暖需求,而空气源热泵具有强大的灵活性、适应性,可以很好补充集中供暖覆盖不足的商业建筑、棚改区等空白区。


当地无论是集中供暖,还是分户供暖,大部分仍采用以煤炭为主的锅炉采暖。而根据各省发改委数据总结,2018年东北地区的煤炭自给率只有33%,缺口高达2.35亿吨。煤炭供应短缺,利用率低,已经是横亘在能源结构升级之路的绊脚石。


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数据来源:李昆.寒冷地区空气源热泵地板辐射供暖适宜性分析[D].山东.山东建筑大学.2015


空气源热泵机组的一次能源利用率比锅炉供暖高,逐渐成为住宅、商用综合体等建筑的新型采暖绝佳选择。根据产业在线《空气源热泵在压力下寻找细分亮点》报告显示,2019年东北的空气源采暖市场年增长率超过50%,规模已达到 2~3个亿


东北热泵采暖三大难关

气候严寒、采暖期长、耗热量高


据东北地区经销商反应,空气源热泵在东北的推广之路并非一帆风顺,能真正“战胜严寒”的产品并不多见。尤其是气候更加寒冷的吉林、黑龙江,则少有品牌能够有所建树,主要是由于以下难关。


  1. 东北地区气候酷寒,吉林黑龙江地区的供暖计算温度为-20℃~-24℃,而室内采暖设计温度一般为18~20℃,温差将近40℃。对空气源热泵的 运行温度范围、低温制热能力 要求更高。


  2. 东北地区的采暖周期比其他北方地区长,根据《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》,黑龙江采暖时长为185天,吉林为168天。相比之下,北京为114天,山东为106天。对空气源热泵 长期运行节能性、可靠性 要求更高。


  3. 尽管东北地区建筑的保温性能更好,采暖热负荷仍然很高。根据标准所述低层、多层、中高层、高层建筑耗热量,得出吉林和黑龙江的建筑耗热量比北京高约40%,比山东高约60%。因此,东北地区采暖热负荷一般要达到100W/㎡以上,对空气源热泵的 制热量和系统设计经验 要求更高。



案例解析

系统优化+强效机组攻克难关


下面以芬尼克兹吉林省某大型餐厅为案例,解析低温地区餐厅项目采暖特点。该项目为东坡烤肉餐厅,位于吉林省四平市,建筑面积2000㎡,共计三层,每层层高3m。内部设有四人用餐区、六人用餐区、大堂、包厢等用餐区。



采用空气源热泵机组,满足冬季采暖需求,兼顾夏季制冷,一套系统实现空调+地暖的两项应用。末端形式为风机盘管+地暖,全部采用隐藏式安装,无需占用建筑内部使用空间,整体装修更为美观。


考虑居民区静音需求,多项降噪处理


由于主机安装位置紧邻生活区,为保证居民日常生活、休息不受打扰,采取多项降噪措施。



首先机组的主要震动部件经过优化,本体噪声仅56dB(A);


此外通过压缩机、风机的变频无级调节,根据末端负荷需求和运行工况,降低电机运转频率,夜间运行及部分负荷运行时噪声更低;


最后,机组安装时搭配橡胶减震垫,防止震动向基础的传递,震动范围进一步得到控制。


考虑气候与项目特点,多项负荷附加


由于系统为冷暖两用,根据餐厅负荷特点,考虑餐厅本身人员、设备、食物、新风、冷风侵入对于冷热负荷的附加情况。


  • 人员发热:在餐厅内就餐区,由于人员集群产生明显的散热量、排湿量上升,每位客人按照150W的全热负荷进行夏季冷负荷附加。


  • 设备发热:餐桌上有火锅炊具,另餐桌旁设有大型炭火烧烤架,根据加炭量不同向外散发热量,考虑火锅和烧烤架发热功率,附加夏季冷负荷。


  • 食物发热:进行餐厅冷负荷计算时,需要考虑食物的散热量,根据设计手册,按每位就餐客人9W考虑。


  • 新风负荷:餐厅内气流不畅、油烟味重,因此排气扇常开引入新风,需增加新风引入热负荷附加。


  • 冷风侵入:餐厅大门常有客人进出,存在常开、关闭不严情况,冷风侵入会带入寒冷空气,因此增加冷风侵入热负荷附加。


选用-38℃超低温变频机组,匹配项目需求


最终主机选型以热负荷为主,同时加大风机盘管冷负荷,保证冬季采暖需求,兼顾夏季制冷。


吉林省四平市采暖计算温度为-19.7℃,极端低温-32.3℃,根据气候特点,配置两台2台36P芬尼克兹变频北极星超低温机组,最低运行温度-38℃,满足使用可行性。



机组搭载两级节流中间补气熷焓压缩机、高效轴流翼形电机、扰流波纹边翅片、内螺纹铜管等多重制热侧强化技术,单台机组额定制热量达到95kW,总制热量190kW,满足制热量需求。


运行过程中,机组通过识别水温变化,进行压缩机变频调节,针对营业场所负荷波动大的情况,能够实时调节制热输出能力,匹配节能性需求。


风盘+地暖末端设计,使用效果与节能双赢


夏季制冷采用风机盘管,上送上回,送回风口间距3.5m以上。多人就餐区人员负荷集中,平均每20㎡布置一个送风口,每个包厢单独布置一台设备及风口。



冬季采用地暖盘管,根据最新发布的低温热泵国标,地暖盘管采暖的设计供水温度为35℃,风机盘管的设计供水温度为41℃,暖气片的设计供水温度为50℃。


相比于风机盘管、暖气片的末端形式,地暖的供水温度低5℃以上,热泵机组运行时,冷凝器温度每降低1℃,COP提升约2%~4%,因此采暖地暖末端的节能效果更好。


从气流组织上看,夏季冷风由上而下,冬季热量自下而上,符合自然循环规律,使用时的冷热量均匀性更好。


从换热方式上看,夏季以对流换热为主,能快速除去室内的热湿负荷;冬季以辐射换热为主,不会有燥热感产生,舒适性更高。


分时段控制,主机高效运转


餐厅营业时间为10:00~21:00,夜间气温低,热负荷高,系统低温运行,主机负荷率很低。


而变频机组的特点在于:部分负荷情况下,能够通过变频控制调节压缩机转速,使得压缩机电机处于高效工作区,整体运行效率更高,因此夜间运行更能发挥系统的节能潜力。



白天正常使用,并提前一小时开启地暖,保证餐厅营业的使用效果。通过分时段温度设定,挖掘项目节能潜力。



室温20℃以上,空气源热泵+地暖体验极佳


系统于2019年11月交付使用,经过了一整个采暖季的考验,使用效果超过了用户的预期。即便是零下二十多度的低温或大雪恶劣天气,室内温度都能保持在20℃以上。


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餐厅老板表示:“冬天用空气源加地暖的效果非常明显,顾客进到我店里面,马上就会脱外套,不然待时间长了就会出汗,而且地暖这种形式也比较新鲜,不少客户体验过以后还想着在自己家里也用上。

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全部评论
  • 加倍努力
    加倍努力 2020年07月29日 21:48:47 2楼

    很好的学习案例,学习了吉林2000㎡餐厅空气源热泵采暖项目东北地区的特点:采暖热负荷一般要达到100W/㎡以上,对空气源热泵的 制热量和系统设计经验 要求更高。

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  • as1215sc
    as1215sc 2020年07月30日 08:56:35 3楼

    在北方采暖能耗是很恐怖的,传统的煤炭取暖,不仅一直大量消耗不可再生能源,而且空气污染严重,我在东北待过一年,一到冬季,在室外,一呼吸满满都是一股煤烟味,还有在飞机上 往下看,最明显的就是巨大的烟囱在冒烟。所以如果空气源热泵,或者地源热泵能在东北恶劣天气下达到供暖效果,还是大有可为的。

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  • 大小主宰
    大小主宰 2020年07月30日 09:19:31 4楼

    感谢楼主分享好资料,学习一下

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  • xiaoyue1968
    xiaoyue1968 2020年07月30日 10:26:56 5楼

    东北地区采暖热负荷一般要达到100W/㎡以上,这个数据是怎么得来的?两千平的投资是多少

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