双级升温采暖系统

热泵采暖,升温采暖,单级升温,双级升温

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北京四季通能源科技有限公司    朱宁 王新红

随着国家节能减排任务的加剧,以及人们环保意识的增强,利用清洁能源代替常规能源逐渐形成一种趋势,2013年以来全国各地更是相继出台“煤改电”政策。作为一种新型的能源使用形式,空气源热泵以其高效节能的优势逐步被应用于北方地区的采暖中, 随着使用量的增加,空气源热泵在低温环境下使用的问题也逐渐显现,主要表现在:

1、随着室外温度的降低,系统供热量逐渐降低,即在建筑越需要提供热量的时候,空气源热泵供热量反到降低,表现为低温环境下的供热不足,这一点在居民类建筑中可以通过关闭一些房间减少供热面积,勉强度过,但是在商业类建筑,例如宾馆、集体宿舍、办公楼中是行不通的。

2、随着室外温度的进一步降低,空气源热泵还要维持设定的供热温度就会造成压缩机压缩比过大,排气温度过高,以致停机,

3、化霜问题,空气源热泵化霜吸收室内热量,降低室内温度,室内舒适度受到影响,甚至出现化霜化不净,化霜时停机的问题,针对以上问题北京四季通能源科技有限公司研发了双级升温采暖系统。

双级升温采暖系统为北京四季通能源科技有限公司设计开发的解决寒冷地区采暖现状的热泵采暖综合利用系统(专利号:2015 2 034 4594.8),本系统充分利用空气源热泵节能高效和水源热泵稳定输出的特点,采暖时,系统有两种运行模式,“单级升温”和“双级升温”模式,根据环境温度的不同,两种模式可实现自动控制,合理的利用了空气源热泵和水源热泵的工作特性,提高了系统整个冬季的效率,环境温度较低时,水源热泵作为二级热源,供给末端热量,此时几乎不受室外环境变化的影响,供热更稳定,室内更舒适。

系统运行原理:

“双级升温”模式:空气源热泵作为一级热源给分层缓冲水箱加热,分层缓冲水箱中的循环介质通过空气源热泵加热后温度提升到25℃,到达设定温度,空气源热泵停止工作,当温度低于启动温度时,空气源热泵工作。分层缓冲水箱内的水作为水源热泵的热源,水源热泵提供热量供给末端,末端回水温度到达设定温度时水源热泵停止工作,低于启动温度时水源热泵启动。如此往复循环工作,实现热泵的“双级升温”。

“单级升温”模式:当室外环境温度大于设定温度时,机组自动切换至“单级升温”模式,此时水源热泵停止工作,空气源热泵直接给末端供热采暖。

“制冷”模式:夏季制冷时,切换到制冷模式,由空气源热泵给末端提供冷量,给房间制冷,介质为水,避免空调病的产生。

系统还可以提供全年生活热水。

双级升温系统特点:

1、双级动力 不受低温影响 稳定供热

四季通双级升温采暖系统,环境温度低时系统为双级运行模式,一级空气源热泵不直接向室内供热而是做为二级水源热泵的热源,由水源热泵向室内供热,有效保证系统供热能力,系统通过智能设定使不同的热泵均在最佳工况下运行,一级空气源热泵压缩机压缩比比单空气源热泵系统减少60%,确保系统稳定供热。

2、水箱分层 热量持续供应 化霜彻底

四季通双级升温采暖系统中空气源热泵化霜的热量不是来自室内而是来自公司发明专利技术产品-温度分层水箱,此水箱具有更大热流密度的供热能力,可以确保短时间内彻底化霜。双级升温系统化霜时还可以同时向室内供热,化霜供热互不影响,彻底解决单空气源热泵系统化霜时室内忽冷忽热的问题。

3、系统设计 供热两级跳 严寒不停机

环境温度低时,系统为双级运行模式,此时空气源热泵的供热温度由单空气源热泵系统的40℃(以地板采暖为例,风盘要求温度会更高)降为20℃,压缩机的压缩比大幅度降低,排气温度也大大降低,从而避免了空气源热泵低温停机的发生。

 

此外,单空气源热泵低环温运行时,压缩机压缩比过大还带来的一大危害是——化霜时的死机。空气源热泵化霜就是空气源热泵由制热状态通过四通阀的切换转换为制冷状态,初始制热状态时的压缩比越大,切换时对压缩机的冲击越大,严重时就会导致停机。双级升温系统能够有效降低除霜切换对压缩机的冲击,提高系统可靠性,延长机组寿命。

系统还可以依据不同气候条件地区,对一级空气源热泵合理选择冷媒,确保适应更低的环境温度,例如在北京以北区域,公司会选用R410A冷媒,R410A可以满足-35℃的超低温气候。确保运行不停机。

4、自动切换 节电省钱

系统采用PLC全自动智能控制,根据环境温度的不同,对系统进行单双级自动切换,从而实现高环温时与单空气源热泵系统一样单级运行,低环温条件下双级运行,其综合热效率较单空气源热泵系统提高40%以上,从而实现在整个采暖季更节电省钱。

5、综合能效高 电容量增容成本低

对于一个24小时采暖的系统而言,如果假定普通电采暖系统的电负荷为1的话,单空气源系统的电负荷是0.6-0.7,蓄热式电采暖系统的电负荷是2-3,四季通双级升温系统的电负荷就是0.5-0.6。数据说明,采用双级升温采暖系统会大大减轻建筑采暖用电增容负担。

6、系统集成 全功能满足各种需求

四季通双级升温系统通过系统优化可以轻松实现冬季供热,夏季制冷,全年提供生活热水的三联供功能。

二级水源热泵根据地暖、风盘、暖气片等不同末端形式的要求匹配不同的冷媒,R22可以提供最高55℃的热水,满足地暖和风盘的要求,R134A可以提供最高65℃的热水,满足暖气片的要求。

系统可将空气源热泵内机、水源热泵、缓冲水箱、水泵、控制系统、管路系统等高度集成在能源站内,运至现场只需与现场末端管路对接和线路对接,高度集成不需要再在现场制作设备间,大大提高系统安装的工作效率,有效解决了水泵组件的防冻问题,不占用室内空间,减小了现场设备的占地面积,因为独立,所以应用空间更广。

实用案例:

房山周口店幼儿园双级升温采暖-热水项目。

此项目展示了四季通双级升温系统在大型项目中集成的效果。

房山周口店幼儿园双级升温采暖-热水项目,该项目建筑采暖面积5600m2,采用四季通AS-Ⅰ-100/75保温型能源站,采暖末端为地暖。

本项目主要特点:将水源热泵、水箱、水泵、管路系统、控制系统都集成在3000m×6000m的保温集装箱内,安装前期做好的电源、管路预留,现场进行水路、线路的对接。

中国石油天然气运输公司大厂京通配送中心办公宿舍楼采暖项目

本项目重点展示了四季通双级升温系统即使在-20℃的情况下也可以正常提供65℃的高温水满足暖气片的需要。

中石油大厂京通配送中心双级升温采暖项目,该项目建筑采暖面积1850m2,采用四季通AS-Ⅲ-40/30双级升温系统,采暖末端为铸铁散热器。

本项目为改建项目,原采用燃煤锅炉和散热器,现改用高温型双级升温系统,供水温度可达70℃。

 

河北张家口阳原僧侣楼双级升温采暖-热水项目

本项目重点验证了四季通双级升温系统在极寒天气的正常运行

阳原僧侣楼双级升温采暖-热水项目,该项目建筑采暖面积820m2,采用四季通AS-Ⅰ-15/10双级升温系统,采暖末端为地暖。

阳原地处河北的西北部,本区域因受蒙古冷高压控制,天气寒冷漫长干燥,2015年冬季现场实测到的最低环境温度-26℃,室内温度20℃。

河北唐山曹妃甸滨海大道管理处

本项目重点展示了四季通双级升温系统在极其潮湿寒冷的环境中轻松化霜。

曹妃甸双级升温采暖-制冷项目,该项目建筑采暖面积3200m2,采用四季通AS-Ⅰ-50/30双级升温系统,采暖末端为风机盘管。

曹妃甸地处唐山南部的渤海湾西岸,位于天津港和京唐港之间地区,年平均相对湿度66%,7月份相对湿度较高,为79%;11月份相对湿度最低,为60%。

结论:

双级升温采暖系统具有节能、高效、稳定等特点,尤其在北方超低温环境条件下、高湿环境条件下仍能够稳定供热,30℃-70℃的供水温度范围,使得其使用范围更广阔,因此,它是解决建筑采暖、制冷、热水问题最节能、经济的方式之一。

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