035-清洁能源供暖方案设计与经济性分析.pdfVIP

清洁能源供暖方案设计与运行经济性分析 山东建筑大学热能工程学院 宋小曼 杨丽 王强 摘要: 本文给出某建筑空气源热泵采暖与燃气锅炉供暖两套设计方案，并将两种供暖方 式运行经济性进行了对比。通过对两种采暖系统经济性的模拟和计算可以得出：燃气锅炉采 暖全年在常规运行时的运行费用约为 21.39 元/㎡;空气源热泵系统全年在常规运行时的运 行费用约为17.81 元/㎡，在谷电运行时的运行费用约为10.82 元/㎡。 关键词: 空气源热泵采暖; 燃气锅炉供暖,;经济性 0 引言 近年来，随着我国人民生活水平的提高,居住条件的改善，对供暖品质的要求迅速提升。 再加上我国政府要求及人民节能环保意识的增强，促进了空气源热泵采暖系统的快速发展。 空气源热泵技术是基于逆卡诺循环原理建立起来的一种节能、环保制热技术。与燃气锅炉供 暖相比空气源热泵工作时仅消耗少量电能,就可获得数倍的热能。2016 年多地政府也出台了 治理大气污染的相关措施,政府加快了“煤改电”步伐,大力呼吁和提倡使用空气源热泵来取暖, 空气源热泵成为节能环保取暖的新方向。 1 两种采暖系统的原理 1.1 空气源热泵制热原理 空气源热泵系统制热模式基本工作原理如图1 所示，按照逆卡诺循环的工作原理，蒸发 器从空气中吸热，使液体制冷剂蒸发为气体制冷剂，然后低温低品位的制冷剂蒸汽经过压缩 机压缩过程变为高温高压制冷剂蒸汽，然后在冷凝器中冷凝放热变为液体，重复进行热力循 环。在冷凝器中放出的热量作为制热量进入房间，产生制热效果。 图1 空气源热泵采暖系统原理图 1.2 燃气锅炉采暖原理 燃气采暖锅炉接通电源后，控制系统开始检测锅炉的水位和外壳温度，检测正常，锅炉 开始启动燃烧器，对水进行加热，当水温达到设定温度后，燃烧器停止加热，同时锅炉水温 已达到开泵温度（开泵温度可以自由设定），锅炉启动热水循环泵，热水在采暖管道系统中 循环，通过散热器（如暖气片，风机盘管水暖空调，中央空调机组等）散热实现采暖目的。 2 工程概况及设计参数 2.1 方案概况 本方案以淄博市某住宅楼建筑单体采暖项目为例，总建筑面积为5970 ㎡ ，共六层,建 筑高度为20.5m 。 2.2 室外设计参数 表1 室外设计参数 供暖室外 冬季空调 室外 室外计算 项目 大气压力 设计温度 室外计算温度 平均风速 相对湿度 数值 -7.4℃ -10.3℃ 2.7m/s 61% 102.26KPa 室内设计参数：室内设计温度为18℃，自然通风换气为0.2 次/h ，室内风速小于0.2m/s 。 3 负荷模拟与分析 本方案采用trnsys 软件对建筑的整年8760 个小时的采暖逐时热负荷进行了模拟计算， 其中采暖季开启制热状态进行逐时热负荷计算，非采暖季关闭制热状态不进行热负荷计算。 在建模过程中根据实际供暖面积对建筑做了一定简化，模拟的供热面积为4650 ㎡, 模型搭 建如图所示： 图2 建筑热负荷计算模型搭建图 模拟所得结果如图所示： 图3 小区全年逐时热负荷模拟图 图3 中横轴为时间（0-8760），左纵轴为负荷（W ），右纵轴为环境温度（℃）。模拟数 据显示，全年最大热负荷为 220.51kW ，热指标为47.5W/㎡，对应环境温度为-10.38℃；在 设计温度-7.4 ℃下对应的热负荷约为 200kW ，热指标为 43.1W/ ㎡；全年总的热负荷 271240.6kWh 。 4 两种供暖方案设计及经济性分析 下面对这两种供暖方案进行设计,并对其经济性进行分析。 4.1 燃气锅炉供暖方案设计 4.1.1 燃气热水机组选型 根据热负荷的计算结果，方案选用1 台额定制热功率为368KW 的燃气热水机组为该项 目提供采暖热水。燃气热水机组参数如下表： 表2 燃气热水机组参数表