可再生能源空气源热泵系统在贝赛思国际学校项目中的应用分析.pdf
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1、 年 期 可再生能源空气源热泵系统在贝赛思国际学校项目中的应用分析方 菲(中国建筑设计研究院有限公司,北京)摘 要 在倡导节能减排政策的背景下 热泵技术有效地推动了清洁能源的高效利用 显著提高了发展绿色低碳建筑的经济和环保效益 文章深入分析了贝赛思国际学校项目的冷热源 探究了空气源热泵系统利用低品位可再生能源 并通过电力驱动替代消耗传统化石能源 实现建筑物的供冷和供热 关键词 空气源热泵系统 可再生能源 节能减排中图分类号 作者简介:方菲(),研究方向为建筑环境与设备工程。引言随着我国经济快速增长,能源危机问题日益严峻,合理利用可再生能源,促进化石能源向清洁能源转变,是实现我国节能减排目标的有
2、效途径。年 月北京市政府出台有关北京市碳达峰实施方案的通知,持续提升能源利用率,推动京津冀能源低碳转型,加强区域低碳能源合作发展,协同合力推动碳达峰碳中和。相比传统空调系统,空气源热泵系统的综合性能系数较高,且减少了化石燃料的消耗,是降低建筑整体能耗、促进终端用能清洁化、提高可再生能源利用率的有效方式。与住宅类建筑供暖需求的连续稳定不同,教学楼供暖的特点是间歇性,所以对供暖系统的控制有较高的要求。当寒假师生不在校期间,可采用值班供暖维持室温不低于 ,以降低建筑的供暖能耗。确定的项目冷热源北京市新增产业的禁止和限制目录(年版)自 年 月起实施。为落实热力生产措施中禁止新建和改扩建燃气独立供热系统
3、的相关要求,实施原则为新建供热项目采用新能源和可再生能源耦合常规能源供热。其中新能源和可再生形式包括地热能(含浅层地热和中深层地热)、再生水(污水)源热能、空气源热能、城市和工业余热、生物质热源(含垃圾焚烧和其他生物质供热)、绿电(含蓄热)和太阳能等。具体的实施细则为耦合常规能源方案中新能源和可再生能源装机容量占比不小于项目总装机的,常规能源作为调峰或辅助热源。根据北京市规划自然资源委及发展改革委员会下达的一系列政策,贝赛思国际学校为新建项目位于北京市顺义区,气候分区属于寒冷 区。室外计算参数为供暖室外计算温度为,冬季通风室外计算温度为,夏季通风室外计算温度为,夏季空气调节室外计算干球温度为
4、。其冬夏季的室外计算温度均满足空气源热泵在名义工况下的室外设计工况,故该工程的冷热源均由设置在屋顶的螺杆式低温空气源热泵机组提供,冷冻水供回水温为 ,空调及地暖热水供回水温度均为 。在各单体地下室智能技术与设计中国厨卫 中国厨卫均设有空气源热泵附属设备用房,设有三台循环水泵(二用一备),采用一台定压补水装置为冷热水系统定压,配有两台补水泵(一用一备)及闭式膨胀定压罐。空气源热泵的原理及特点 空气源热泵机组的选用原则空气源热泵特点是在夏季从较高温的室外空气中提取冷量对建筑供冷,在冬季从较低温的室外空气中吸取热量来对建筑供热。通常能同时实现制热与制冷功能,即冷凝器放出的热量用来制热,蒸发器吸收的热
5、量用来制冷的装置称为热泵。空气源热泵可以一机多用,利用空气能冷却而不消耗冷却水,减小主机房的使用面积(甚至完全不需要机房),安装方便且维护管理简单。空气源热泵系统是利用空气低品位热能的一种常用方式并具有显著的节能效果,在我国已经得到广泛的应用。冬季机组室外换热器表面温度低于 时,盘管上的凝结水就会结霜结冰,达到规定限度时,机组进入化霜循环。机组化霜过程中停止供热,热水温度会下降,化霜期间机组还要从热水系统吸热会导致进一步降低水温。因此,空气源热泵机组冬季的制热量应按照室外空调计算温度修正系数和化霜修正系数来计算,按 公式进行修正。其中 为使用地区室外空调计算干球温度的修正系数,按产品样本选取;
6、为机组化霜修正系数,当无具体参数时可按每小时一次取,二次取。空气源热泵性能系数空气源热泵系统用于严寒及寒冷地区时,应采取防冻措施。当室外计算温度低于空气源热泵机组平衡点温度或当室内温度稳定性要求较高时,应设置辅助热源。设置辅助热源后应注意防止冷凝温度和蒸发温度超出机组的使用范围,辅助加热装置的容量应根据在冬季室外计算温度情况下空气源热泵机组有效制热量和建筑物耗热量的差值确定。热泵循环是用制热性能系数来衡量热泵循环性能的优劣。对于蒸气压缩式热泵循环,制热系数 的定义为热泵的制热量(即冷凝器热负荷)与耗功量 之比,即(),由此可得热泵的制热系数 永远大于。目前,市场上的产品均采用高效空气源热泵作为
7、冷热源,根据 建筑节能与可再生能源利用通用规范中 条文规定,寒冷地区采用空气源热泵机组供热时,冬季设计工况下冷热风机组的制热性能系数不应小于,冷热水机组的制热性能系数不应小于。空气源热泵机组的特点空气源热泵的压缩机至少要能在蒸发温度为 (双级压缩可达),冷凝温度不大于 的条件下正常工作。当采用 时,在低环境温度下工作时,压缩机工作的压比高、排气温度高、吸气密度小、质量流量下降,容易引起内置电动机和压缩机过热。因此,热泵用压缩机必须在电机内设置内置式温度传感器或继电器,以迅速可靠地保护电动机,或将一定量的液体制冷剂喷入压缩机,以冷却内置电动机。此外内置电机需选用改进的绝缘材料和环氧浸渍工艺,以提
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