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棄燃氣用超低溫空氣源熱泵 北京某14000㎡辦公樓冬季采暖項目
在“減煤換煤”的形勢推動下，越來越多的燃煤鍋爐被拆除，開始采用清潔能源采暖方式。其中，燃氣鍋爐和超低溫空氣源熱泵被廣泛應用于商用領域。和燃氣鍋爐相比，超低溫空氣源熱泵采暖在運行費用上要更加節(jié)能，而且兼有制冷供暖，因此受到眾多用戶的青睞。
去年10月初，北京朝陽區(qū)一高科產業(yè)園的一棟綜合辦公樓就棄用了燃氣鍋爐，改為超低溫空氣源熱泵供暖、制冷，并對運行數據進行了采集分析。接下來，我們來詳細了解這個項目。
一、項目簡介：總建筑面積14000㎡
朝來科技園位于朝陽區(qū)北五環(huán)北側，園區(qū)總用地面積37萬余平方米，規(guī)劃總建筑規(guī)模約57萬平方米。本項目為朝來高科技產業(yè)園東區(qū)11號樓冷熱源工程。
項目總建筑面積約14000平米，地上7層，其中2到7層全部為辦公區(qū)，1層為餐飲、超市、辦公綜合區(qū);地下1層為設備層及倉庫。原有冷源為位于地下室的3臺螺桿式冷水機組，熱源設計在12號樓地下室的燃氣鍋爐，由于12號樓整體出租給第三方做數據中心，燃氣鍋爐被棄用，11號樓的熱源需另行解決。
二、標準規(guī)范：嚴格遵循最新標準
《民用建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》GB 50736-2012
《公共建筑節(jié)能設計標準》GB 50189-2005
《城鎮(zhèn)供熱管網設計規(guī)范》CJJ/34-2010
《北京市公共建筑節(jié)能設計標準》DB11/687-2005
《北京供熱計量設計技術規(guī)程》DB11/1066-2014
《低環(huán)境溫度空氣源熱泵(冷水)機組-第1部分：工業(yè)或商業(yè)用及類似用途的熱泵(冷水)機組》GBT-25127.1-2010
三、設計參數：采暖室外計算溫度-7.6℃
3.1 室內計算參數
3.2 室外計算參數
四、負荷計算：建筑總熱負荷為733.2KW
綜合《城鎮(zhèn)供熱管網設計規(guī)范》及《北京市各類建筑供暖熱指標》(見表4)，選取熱負荷指標為65w/㎡。
結合《民用建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》5.2.7，供暖熱負荷應對圍護結構耗熱量進行間歇附加，附加率應根據間歇使用建筑物保證室溫的時間和預熱時間等因素通過計算確定：僅白天使用的建筑物，間歇附加率可取20%;對不經常使用的建筑物，間歇附加率可取30%。該項目僅白天使用，取間歇附加率為20%。
據以上得出設計熱指標q為：
65×(1+20)%=78 (w/㎡)。
供暖面積F的確定：本項目總建筑面積約14000平米，由于地下室及各樓層樓梯間、電梯間、前廳、衛(wèi)生間等諸多區(qū)域不供暖，實際控溫面積約為9400㎡(見圖1)。
圖1：該棟建筑建模
建筑總熱負荷的確定：
Q=q×F=78×9400=733.2(kw)。
該項目還嘗試通過軟件計算建筑熱負荷，下圖為12月份和1月份總負荷曲線圖，從圖中可以看出，總熱負荷最高不超過700KW，和實際計算差距不大。
圖2：軟件計算12月份總負荷曲線圖
圖3：軟件計算1月份總負荷曲線圖
五、主機選型
該項目選用名義制熱量為72kw的模塊熱泵機組;查該產品樣本變工況性能曲線，機組在-8℃制熱量修正系數為0.86;-8℃工況為結霜運行區(qū)，制熱量修正系數為0.9。
則-8℃工況機組實際制熱量為：
72×0.86×0.9=55.7(kw);
總熱負荷733.2kw;單機制熱量55.7kw，則主機數量為：
733.2÷55.7=13.2(臺)，取整，應為13臺;
根據軟件計算結果，熱負荷取700kw即可，則主機數量為700÷55.7=12.5(臺)，取整，應為13臺，與該算法計算出來的結果接近;
考慮到本項目為辦公樓，夜間及節(jié)假日不供暖，實際需要保證溫度的時間是從上午9點開始，已經避過了早上5點、6點、7點一天中溫度最低階段，9點后熱泵出力有所增加，加上熱惰性的存在，主機數量可以略少，即12臺即可。
六、運行能耗分析：主機COP高達3.27
該項目通過遠程監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控機群運行狀態(tài)，包括運行模式、單機狀態(tài)、關鍵參數、室內溫控等，并采集了采暖季能耗數據，進行了能效分析，如下圖：
通過表5和表6可以看出，在12月中旬室外溫度接近-10℃的工況下，整個系統(tǒng)(9400㎡)每天的耗電量平均值為1467度，其中主機耗電量為1233度，水泵耗電量233度;整個系統(tǒng)能耗平均值為2.75，主機能效比為3.27(全時段平均COP，非—10℃瞬時能效)。
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