北京公寓房空气源热泵采暖案例——真正的节能地暖

本帖最后由 anzhennt 于 2013-9-9 11:13 编辑

该公寓为鸿博家园位于北京南四环十八里店南桥以东，小区内楼房均为17-22层板楼。本样板房位于8层中，房型属南北通透户型。本栋楼外围护结构为钢筋混凝土外墙加外保温做法，整体厚度为30cm，其中保温层厚度为5cm。外窗为塑钢窗，玻璃均为中空玻璃。本房建筑面积为82平方米。户内为59㎡。使用数据记录时间为2011年10月10日~2012年3月15日，检测机构清华大学、《空气源热泵与低温热水地暖组合采暖系统的节能能效研究》课题组。年度采暖费用为956.32元，单位面积采暖费用11.67元/㎡；室内温度20℃±1℃。
1.地暖末端


结合本工程热源情况，为达到最佳的采暖效果与节能效果，本工程采用自然屋品牌高效末端，该产品的特征为：
● 热效率高：因管间距小（50mm），布管密度加大，因而散热量大。常规地暖加热管管间距一般为150～200mm，在进水温度35℃的情况下，散热量一般在60-80 W/㎡之间，而安贞嵌入式薄型地暖的散热量可以达到100 W/㎡以上，因而热效率高，可以确保满足使用者要求。
● 散热均匀：由于管间接距缩小，使得地面温度更为均匀，同时舒适感更强。
● 整体厚度薄：加热管采用Φ10mm*1.5的PE-RT管材,管径变小是减小厚度的原因之一。另一主要因素为蓄热层可以根据需要减薄（一般为1.5～2cm的水泥砂浆保护层）。如果地面材料为石材或面砖，则可以取消保护层直接在上面铺设。
● 安全的嵌入式布管结构：特殊的管道预制模板具有固定、承压、保护管道和加强各结构层整体连接的功能。特制的多孔固定板带有标准距离的沟槽，起到等距固定加热管的作用；其中的漏空部分可以使上部的砂浆覆盖层与下层更好地粘接，以增强结构的整体性；模板的承压结构和嵌入式布管结构既可以防止在施工过程中对管道的伤害，也可以起到增加对管路的整体承压保护作用。
● 反射传热层：起到反射、辐射和匀热作用。采用50μ的铝箔（带环保背胶），使得整体散热更加均匀、热效值更高。

地暖设计施工图



2.热源
为配合清华大学研究小组及课题组关于《空气源热泵、太阳能与低温热水地暖组合建筑采暖系统的节能研究》课题的测试，本工程热源采用空气源热泵。
以空气源热泵作为冷热源，冬季与辐射地板结合用于采暖，夏季与风机盘管结合组成户式中央空调。它借助电能从空气中取热、取冷，清洁、安全、节能。系统可进行单独的空调制冷、地暖制热。索兰空气源热泵结合安贞预制嵌入式地暖末端的高效性特点，将热泵出水温度设定为35℃，并且可以结合室内温度来调节机器的运行状态。机组可以在最低-23℃的极端天气下运行，保证了系统的稳定性。
通过负荷计算得知，本工程采暖总负荷为4.03KW，根据清华索兰空气源热泵机组参数，并考虑到冬季极端寒冷天气温度情况下机组COP值得衰减情况。本工程中选用机组为：清华索兰FRS-7机器制冷量7kw,制热量7.8kw,输入功率2.68kw。
3.系统控制方式
采用北向房间温度控制机组启停调节方式。并限制水温不超过35℃。
4.现场施工





4.实测数据整理
本项目主要测试内容有电表读数，各个房间的地面温度、空气温度，地面热流密度及采暖季期间的室外温度，数据源参见附件。另外还测试了同时期两户壁挂炉+暖气片采暖的燃气费用，与空气源热泵结合安贞预制薄型地暖运行费用进行了比较，鸿博家园同户型以燃气壁挂炉+暖气片采暖用户A、B同期耗气及费用对比见下表：




A、B户型是与空气源热泵地板采暖相同条件的对比房：同在一个小区，朝向和户型以及围护结构都相同。唯一的区别是采暖方式的不同。A、B户型都采用燃气壁挂炉+暖气片采暖。
表2：原有测试仪表数据整理

表3：补充测试仪器数据整理


表4：补充测试仪器数据整理



表2中列出以原有仪表测试时读数为依据的结果，由表可见：该供暖系统在11月及12月上旬节能率都在70%以上。在天气渐冷及有需要的12月下旬发现由于原热泵与系统对接的水流量不足够大及控温方案的制约，循环水泵运行时间过长，所以COP有所下降，恢复电动三通阀与跨越管后，如表2所示，1月上旬节能率达到70.3%。
表3、表4是补充地面上的热流计以后的测试数据，该表中的热流一项数据反映了地板向上的供热量（W/m2）。表3测得的是室温控制20±1℃的情况，表4测得是室温21~22℃时的情况，显示前者耗电量小于后者，但表3、表4中的数据均验证了该测试房的负荷计算的准确性。下图为曲线表现了不同月份及外温下的节能率。

典型月/周的运行测试期间室外温度情况



表5 运行测试期间的制热性能系数


在上述示范房中采用的该空气源热泵薄型预制高效地暖系统节能率高达70%，能效比在3.2以上，由已测数据推，可以推算在室温20℃下，全冬季125天耗电不超过2000kwh，折33度电/㎡，与同期同户型壁挂炉散热器采暖相比，减少8元-20元/日。且具有舒适性、冷暖合一、方便分户计量的特点，经半个冬季运行安全可靠，无冲霜等故障。实测数据表明，冬季供水温度＜35℃，地板表面＜24℃，符合低温辐射地板的技术要求。
自然屋地暖系统采用可再生能源的设备加高效末端类型，如空气源热泵、地源热泵、太阳能等设备，和高效末端相结合，在满足采暖功率的同时，提高了能效比（COP）值，从而根本上解决能源问题，特别是对于无燃气管网的地区，是必选方案。
该技术源自欧洲，最先在德国使用，并列入了德国工业DIN标准，由于其良好的性能、可与地热能、太阳能、空气能等可再生能源配套，节能效果明显，热源设备可选择的空间大，很快在全球推广。管径10mm间距50mm的预制薄型地暖施工方法，在实践中得到广泛证实：通过最大限度提升单位散热面积来大幅度降低供热温度，结合可再生能源(各种热泵、太阳能等)体现系统最佳节能效果。

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