北京150万平方米空气源热泵系统集中供暖工程获好评
发布者:dxh | 0评论 | 1528查看 | 2019-01-23 11:29:26    

北京市通过大力实施2013-2017年清洁空气行动计划,坚持能源清洁化战略,持续开展燃煤锅炉清洁能源改造、农村散煤治理等,按照由内到外、由集中到分散的原则,大力推进供暖领域压减燃煤,努力构建了以空气源热泵为主要的成熟清洁取暖技术路线,为打赢蓝天保卫战贡献了新动能。


总供暖面积约150万平方米  细心考量选定空气源热泵集中供暖


2017年海淀区无煤化(空气源热泵集中供暖)项目前期经海淀区农委、各街道、社区实地踏勘摸排,结合各街道、社区自身的实施条件,经多轮方案比选与论证,最终确定海淀区内的东升镇、四季青镇、温泉镇、西北旺镇4个镇以及中关村街道、田村街道、学院路街道等7个街道的下辖23个社区的7013户居民,总供暖面积约150万㎡,选定空气源热泵集中供暖系统。


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同时,项目的部分热源站位置距居民住宅、其他生活区域较近,北京寸土寸金,热源站有一定的占地面积,要在各村中协调出空地非常难。在项目建设单位的大力支持下,各参与单位通力配合,设备及总协调单位和热源站设计、施工单位逐一站点摸排选址,自2017年2月开始至2017年5月,基本确定了热源站的选址问题。这些热源站有的架空在厕所上方,有的架空在停车位上方,有的设置在文物保护单位空地上,有的设置在住户院子里,有的架空在菜市场上方,最高的热源站架空高度达到6米以上,可谓是五花八门,每个热源站都是历尽周折。工程施工地区多具有街道及胡同狭窄、不规则且占道物多,屋面情况复杂,平坡顶不一,高低不一等特点。


据项目负责人介绍,该项目经过精心设计考量,最终采用了阿尔普尔生产的空气源热泵机组,设备是2017年5月在北京ISH供暖展全球首发、隆重推出的智能双级压缩空气源热泵机组,可广泛应用于供暖面积2000-10000㎡的居民小区及大型商业建筑,-35℃超低温运行,75℃高温出水,占地面积小、供暖面积大,为业内提供了清洁能源供暖的创新方案,引领了大型空气源热泵产业的发展。


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此次集中供暖项目共涉及北京4个镇、7个街道下辖的23个社区,设立40个无煤化空气能集中供暖站,设备总计306台,总供暖面积近150万平米。项目为以集中空气源热泵系统为主体的系统集成工程,包括热力系统和配套工程两大系统工程。主要内容有热泵集成系统、设备基础及支架、热力外管网工程、市政配套工程、户内采暖、分户热计量及无煤化智能监控中心系统。同时,该项目于2017年6月份开始投入建设,并于2017年11月15日正式调试完毕并投入运营;截至上一采暖季结束,各场站空气源热泵机组运行良好,基本满足设计规范要求,成功解决了取消燃煤之后的住户冬季采暖问题。


根据设计计算值热指标为85W/㎡,整个采暖季所需热负荷约为9.61×105GJ,而1KG标煤产生热量为29308KJ,因此此次无煤化(空气源集中供暖)工程每年可减少标煤约3.27×104t,减少二氧化碳排放5.96×10t,减少二氧化硫排放24.59t,减少粉尘排放2.23×103t,减少氮氧化物排放1.23×104t。因此,项目实施有很好的环保减排效益、环境效益和社会效益,同时最大程度的响应了国家与政府的节能减排、绿色中国的号召,为子孙后代留下绿水青山贡献了绵薄之力。2017年,海淀区实现了辖区基本“无煤化”的工作目标,全年PM2.5平均浓度56微克每立方米,空气质量居北京城六区之首。


精心设计做规范工程  实现空气源热泵智慧供暖


2017年海淀区无煤化(空气源热泵集中供暖)项目经过2017年11月15日至2018年3月20日一个供暖季的运行,运维通过无煤化智能化信息平台,根据室外环境温度的变化在保证室内温度18℃的前提下调控机组的开启台数与控制水温,通过末端计量装置控制流量,不仅大大降低低了运行成本和能耗,而且满足了住户的供暖需求。经过测算在-7℃的室外环境温度测算的空气源热泵系统COP2.1以上,确保可靠、稳定、高效的供暖。


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海淀区“无煤化”工作方案中明确了对于不具备分户“煤改电”、“煤改气”条件的住户,通过建设空气源热泵或地源热泵机组、相变储能锅炉房、燃气锅炉房以及连接周边热源等集中供暖形式实现“无煤化”。项目单位委托专业技术人员对现场进行了全面踏勘和摸排,根据各街道、社区自身实施条件,结合项目施工周期短的特点,提出了不同的设计方案,经多轮方案比选与论证,最终确定海淀区2017年基本实现“无煤化”工作方案中7013户采用空气源热泵集中供暖系统。


因此,海淀区无煤化(空气源热泵集中供热)项目是以集中空气源热泵系统为主体的系统集成工程,包括热力系统和配套工程两大系统工程。主要内容有热泵集成系统、设备基础及支架、热力外管网工程、市政配套工程、户内采暖、分户热计量及无煤化智能监控中心系统。


其中,热泵系统做了如下设计:


①热泵机组:所选空气源热泵机组设计供水温度55℃,设计回水温度45℃;热源站设置热量总表计量。


②系统循环水泵:热水循环泵采用卧式低噪声变频泵,电机采用宽频电机。


③稳压补水机组:工程采用稳压补水成套设备,集成控制。供热负荷大于2500kw的热源站采用变频补水定压,热负荷小于2500kw的热网稳压采用稳压罐,补水采用全自动补水泵。


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在自控系统方面,也做了如下6点设计:


①本工程控制系统采用PLC控制系统。它负责独立完成该供热区域内运行参数的采集、监测及自动控制,通过自动调节来满足该区域内的供热需求,同时接受计算机系统的指令,向上传送有关数据。


②机组自带PLC可根据室外温度、回水温度,调节空气源热泵机组投入的台数及循环泵的频率。用电设备采用自动控制和手动控制两种控制方式,设有手动/自动转换开关。当置于手动状态时,可在机旁就地手动操作,主要用于单机检修、调试。当置于自动状态时,可在PLC进行单元自动控制。正常运行采用自动控制方式。


③PLC控制系统的主要功能:保证热力管网正常的运行工况。


④PLC柜对热工检测控制工艺流程图设置显示屏幕,应能显示运行机组台数,循环泵补水泵频率数、供回水的温度、压力、流量值等内容。通过PLC控制系统,可以切换工艺流程。


⑤热控系统的设计原则


a.可靠性、经济适用性、系统应具有良好的兼容性、可扩展性、可维护性、具有一定的防电磁干扰能力、系统应有有效措施防止计算机病毒的侵害的保护功能。


b.仪表:在供水、回水总管上设置温度、压力、流量等检测仪表。补水管处设置水表,以计量水量。各个仪表均为防水密闭型仪表。


c.电源:从本工程配电柜处引来一路电源。


d.接地系统:仪表应与接地系统可靠连接。正常情况下所有不应带电金属都应与接地系统相连。


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⑥主机投用逻辑:


1)40P模块投用逻辑


40P模块机组为主从模块关系,这种能源站分为两种情况,当模块机组数量小于等于8台时,机组本身自动控制,自控系统仅控制主模块的启停及状态、故障显示。当模块机组大于8台时,模块机组必须分为两组,每组内部由主模块控制,组与组之间的投用逻辑由自动控制系统实现,自动控制系统优先启动运行时间少的组,当该组所有模块均投入运行后,给自控系统信号,启动下一组机组。


2)160P螺杆机组投用逻辑


该机组当小于等于4台时,系统无需分组,系统优先启动运行时间短的机组,当该机组滑阀位置达到100%时,机组给自控系统信号,系统开启下一台机组,判断条件同样是时间短优先。


当该机组大于4台时,在系统设计中会将设备分组,每组的水管管路设置电动阀,主机开启的判定也遵循时间原则,当判定好开启的机组后,打开该组的电动阀,当第一台机组完全开启后,第二台机组在该组内遵循时间原则,当该组所有机组均开启后,开启下一组设备和电动阀,判断原则一致。


多措并举获好评  建成40个空气源热泵热源站


据了解,该项目空气源热泵机组距离敏感点(居民住宅、其他生活区域)的位置非常近,降噪难度较大,以目前条件为基础,需因地制宜地采取全面隔声消声的降噪设计方案。项目实施过程,承包人需根据自身所投入的设备所产生的噪音值结合每个热源站的具体位置环境编制详细的噪音控制方案,保证设备运行时所排放的设备噪音必须满足国家相关噪声限值排放标准的要求。同时,要求降噪设计尽可能兼顾热工性能、结构工艺、日常维修等一系列相关因素,在尽可能保障其通风散热效果、操作维修便利和外部景观协调,实现环境噪声达标。


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此外,该项目的所有供热范围均在城市建成区内,外部交通运输便利,但供热区域内建筑密度较大,街道狭窄。项目前期通过大量的实地踏勘,对热源站选址及供热分区划分进行多次反复论证,针对主管网的架设施工均选择满足交通运输条件的主街道,其他入户施工通过小型车辆均可满足运输条件。空气源热泵最大程度避免冷岛效应,让机组的气流组织更加顺畅,同时机组根据社区位置而分散布置,因此共设置40个热源站。


据项目负责人介绍,热源站采用了两种安装方式,热源站位于空旷场地的选用落地安装方式;热源站位于停车场或者已有建筑物的地方,选用架空安装方式。同时,户内采暖工程项目是根据测绘公司提供首层测绘面积,按5档划分并确定典型户型面积,进行相应的户内采暖工程设计。此外,该项目主要采用空气源热泵进行供暖,末端形式采用高压铸铝暖气片,整个取暖季运行期间,各用户冬季室内温度平均可恒定在18℃以上,在保证室内温度的同时又能保证室内的空气湿度,舒适性比传统采暖方式要更加好。


北京海淀区吴女士表示:“自小在北京长大,烧煤烧了二十多年,去年,在海淀区政府的清洁采暖改造工程中,吴女士有幸成为了“煤改电”受益用户,用上了空气能热泵。“烧了这么多年煤炭,突然让我们不烧了,我们当然是反对的。但是统一要求整改,也没办法。但是真正装了空气能热泵采暖后,发现确实比煤炭好用,政府给出资建设热源,给架设供暖管道,屋里的暖气也都进行了更换,最重要的是再也不需要半夜起来添煤,一觉睡到天亮,而且室内供暖温度可恒定在18℃以上,比烧煤时温度也高了不少,村子里也不到处冒烟了,空气质量好了很多,家里也再也不用堆放煤球,院子里干净多了,空气源热泵集中供暖是一件利国利民的好事儿。


北京海淀区孙先生则说:“多年以来,家家户户都是采用烧煤过冬,因此我们也早已经习惯烧煤来取暖,突然说要改造,当时还是有点不能接受的,但是一个取暖季运行下来后我对空气能热泵供暖的评价还是很满意得。先说费用,本来以为空气能热泵供暖很贵,结果用了几个月,发现跟煤炭相比,其实没差多少。但是在费用差不多的情况下,热泵的优势就在于舒适性很高且运行方便,温度可以精确控制,智能了很多。”



2017年海淀区无煤化(空气源热泵集中供暖)项目系城中村、棚户区空气源热泵集中供暖面积规模最大的项目,因此也得到业界人士的广泛关注,质疑声与支持声均存在。许多业界人士认为空气源热泵集中供暖不可行,应分散式安装,鉴于电力和城中村、棚户区建筑的特点,有些区域设置分户供暖的条件不成熟,城中村、棚户区大规模的空气源热泵集中供暖又没有先例可以借鉴,但是经过各方的努力,目前空气源热泵集中供暖系统运行良好,用户室内温度满足规范要求,项目基本达到了预期。


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该项目采用的空气源热泵集热技术符合国家和北京市关于节能、环境保护的有关规定。利用成熟的可再生能源技术,既节省了常规化能源消耗,降低了运营成本,又有利于周边地区的大气环境治理。同时,产生了较好的社会效益和经济效益,对树立正确的节能环保意识产生影响,在乡镇地区起到了积极的示范作用。为海淀地区及其他地区推广使用清洁能源利用技术,提供良好的示范作用。


通过此次空气源热泵集中供暖项目的顺利实施,提高了居民的生活水平,也提升了北京的市政基础设施建设的整体水平,为北京建设“宜居城市”奠定了良好基础。愿北京的蓝天更蓝,绿水更绿。


另外设备选择也是本项目的创新点之一,下面介绍下设备的创新点:


1)智能双级压缩技术


阿尔普尔2017年5月在北京ISH供暖展全球首发、隆重推出智能双级压缩空气源热泵机组,该机组采用的单机双级螺杆技术是真正意义上的双级压缩技术,低温采暖专用双级压缩制冷循环技术、最新强化传热技术、经济器过冷技术、智能除霜技术,在系统回路之间设置中间冷却器及旁通回路,使压缩机进行有效的压缩,突破传统压缩机的应用极限,更高的出水温度,更低的使用环境温度,在-25℃低温环境下最高出水可达70℃,能效高达2.1,低温采暖系统革命性技术突破。


2)智能化远程集中控制


(1)智慧自动控制智能系统节能。可根据环境温度、湿度等实现自动启停机组、自动调节,整个工程节能高效运行。


(2)远程实时监控防患于未然。可以通过电脑、手机端监控工程中每台机组运行情况、家庭末端使用效果。24小时随时、随地的高效监控。提前预知、发现运行故障,及时进行,部分故障可远程排除,确保可靠、稳定、高效的供暖。


(3)水力平衡节能运行。工程实现水力平衡,每家每户都可自动调节温度,达到整个集中供暖的最优节能运行。

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