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多能互补系统在家庭供热制冷中的应用 ——喜德瑞供暖学院“第三届最佳供热解决方案大赛”最佳解决方案奖获奖案例

发布日期:2020-04-02

家用类


01、应用于居住类建筑(住宅、别墅、公寓)的分户独立供暖系统
02、热源包含单台输出功率<100kW的燃气锅炉

对于分户独立供暖的居住类建筑系统,用户在系统选择、系统设计及建设方面的自主性更强,通过合理的用热(冷)解决方案的介入,在满足用户使用需求的前提下,可最大限度的提升系统初投资与运行费用的经济性。

在解决方案的制定过程中,冷热源设备的选择以及系统形式的确定尤为重要。入围本届大赛的家用类解决方案的各个案例,在冷热源设备的选择方面充分体现了节能性,并在系统建设寿命周期内具有不同的特点及优势,精彩纷呈。获得家用类最佳解决方案的本案例,为典型的多能互补三联供系统,验证了复合能源系统在家用系统应用中的可行性、经济性,并摸索出了一套切实可行的运行方案,十分具有代表性。

案例介绍

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案例所在地:河南
建筑类型:复式住宅
建筑情况:240m2,3个淋浴+1个浴缸+1个厨卫热水龙头
冷热需求:供暖、制冷、生活热水
电价:0.56元/kW·h.
气价:2.58元/Nm3

设计解决方案


考虑到用户的制冷需求,选择风冷制冷机组+暗装风机盘管的形式实现,对比于分体空调,建筑外立面规整,室内装修简洁、无明装室内机困扰。近年来,空气源热泵机组供暖技术日趋成熟,其综合能效不断提高,应用越来越广;同时,空气源热泵的制冷性能可以保证夏季的制冷需求,可谓“一机两用”,经济性高,故最终决定选用空气源热泵机组为供暖、制冷的冷热源。

生活热水方面,采用太阳能集热器为主、燃气壁挂炉为辅的热源形式,辅助以蓄热水箱,满足大户型的大用量生活热水需求。

对比于风机盘管为室内末端的形式,低温地板辐射形式的体感更为舒适,同时该案例有冬季连续供暖需求,故选用低温地板辐射形式为供暖末端。

空气源热泵作为供暖热源时,天气越冷、供热量越低,且能耗越高。这时,如果由燃气壁挂炉供暖,保证率大大提升。故供暖热源最终确定为空气源热泵+燃气壁挂炉的复合能源形式。

系统设计如下:

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壁挂炉选择
高效燃气壁挂炉:高效燃气壁挂炉英国BAXI品牌的LUNA3 COMFORT

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供暖气候补偿调节
燃气自适应
多功能、多供暖区域控制
生活热水控温精确
锅炉控制面板可设置于居家内任意区域,调节简便

热泵选择
风冷热泵机组

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环保冷媒
复合型水力模块,含循环泵、膨胀罐等
多档风机调速
-15℃以上室外温度,可保证供暖
安装紧凑 占地小

运行解决方案


一个优秀的供热案例,往往需要在保证最佳用户使用体验的前提下,综合考虑设计及运行阶段的经济性。

制冷
设室内温度控制器,用于设置热泵主机运行参数及室温设定。
各台风机盘管与热泵主机设置联动,实现任意风机盘管启动,热泵主机启动,同时循环泵启动;所有风机盘管停止,热泵主机及循环水泵停止。
循环水泵定流量运行。

生活热水
设双盘管储热水箱用于热水储存。上盘管及对应的上部温度传感器由锅炉加热、控制,保证水箱上部出水温度;下盘管及对应的下部温度传感器由太阳能加热系统加热及控制。
优先启动太阳能加热;水箱内上部水温无法达到设定值时,启动壁挂炉进行辅助加热。
热水用水回路设微循环泵,保证各用水点的热水即开即热。

供暖
建筑供暖不同于制冷,为保证舒适度,系统大多连续运行,供暖能耗费用因此提高。本案例同时设空气源热泵及燃气壁挂炉作为供暖热源,根据对二者不同工况下的运行性能分析,结合当地能源费用,可以得到最为优化的运行策略,最低化运行费用。

案例效果分析


1、空气能、太阳能、天然气的多能互补系统,环境友好,低碳排放。
2、虽然各冷热源、各冷热末端相互交织,但本案例充分考虑了用户使用的可控性及简便性,系统运行稳定。
3、用能统计

注:制冷费用与用户使用习惯关系较大,且本案例为常规制冷系统,未做统计
供暖总时长90天,冬季室温设定20℃
生活热水储水温度50 ℃
年度供暖费用为14.85元/m2·采暖季,只有集中供热的50%。

结语


结合设计阶段、运行阶段建设实施的本案例,是多能互补、三联供系统的典型解决方案。供暖季运行费用的大幅降低,充分验证了该解决方案的节能优势。如选用冷凝式壁挂炉,同样的运行工况下,耗气量将会降低约15%,进一步降低运行费用。

对该案例的运行优化还在继续,相信在喜德瑞优秀服务商的努力下,运行费用降低的潜力将被持续挖掘。 此外,还有更为先进的混合能源产品,将热泵、太阳能集热循环、冷凝燃气锅炉等集成在一个设备中,先进控制系统根据设备能力及当地能源价格实现“因地制宜,因时择优”地运行。

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