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全国最大热泵供热系统设计与探讨

   日期:2013-03-23     来源:工控之家网    作者:工控之家    浏览:22    评论:0    
热泵技术是一门新兴的制热技术,具有节能、高效、安全、免维护等优点。在当今提倡节能社会的大环境里,具有很好的发展前景和广阔的市场需求。目前国内人士多在观望和认知过程,实际应用并无太多经验。我作为节能技术的支持者,有幸率先的设汁、投资、建设了一项开前全国最大的热泵供热系统,实际应用效果良好。现将设计技术方案介绍给大家借鉴参考。

1.工程概况
    学员公寓大楼,建筑面积88000m ,地下层,首层架卒,地上24层,总造价l 8亿,入住学员7 200人,l 800套房间。该建筑要求设热水供应。原设计为油锅炉,设于首层架空层内,上住7 000余学员,既不安全又小经济。如此庞大的热水需求,采用什么样的供热方式最妥当呢?油锅炉、太阳能、电加热等等一一权衡过,最终选择热泵供热。

2.选择热泵的原因
    最终选择热泵供热的原因主要有以下几点:一次性投资与太阳能相当,而较油锅炉低40%:运行成本较传统加热方式低50%以上;安全环保,占地面积少,便于安装、控制和维护。

3.热泵主机系统设计
    根据热水水力计算原则,结合实际热水需求情况,人均日配热水量按60L计,系统日供热水总量420m;采用20台18 kW模块式机组,总功率360kW;依据建筑布局分4组机群,每组5台设十天面东南西北4个方忙;设40个11m 不锈钢成品水箱,相应分4组。每组10个水箱设于对应机组的4个方位。由于l台机组带两组水箱,为节约经费并防止机组单台故障时无备用机组供热,将所有水箱均设连通管连通,以实现20台机组既互为备用的问题,又节约资金。机组设计方案见图1。

4.水路管网设计平
    该建筑面积大,套数多,管网复杂,管网总长达l万多米,分冷水、热水、回水多管合成热水供应管网。冷水供应由高区变频泵将水供至天面水箱,水箱设有液位控制计和浮球阀控制进水起停;热水由热泵机组加热后通过各分立管上行下给供至各用水点;热水管材采用耐90℃高温、耐压20KG专用热水管。由于楼商层多,为防止底层水压过大,中途于15层设定比式减压阀减压1次(合理减压应为16层及8层两次减压,但考虑到回水问题,仅设1次减压,否则回水管道泵扬程太大,不利长期经济运行):回水管分4组与机组匹配,每根回水管均在14层设管道循环泵将回水打至天面水箱,用以解决用户末端开启时立即出热水问题(若无回水系统,热水管道在刚开启时由于长时间无热水循环,残留在热水管道内的热水将会逐渐变冷,故有冷水流出.管道残留冷水放空后才会有热水流出,热水管道越长放空时间越长,若放空时间太长会引起用户不满,该楼层多楼高管长,故必须设回水管)。

5.自动控制
    该热水系统为定时供水,设于晚5:30~l0:30供应热水,因此该系统设有3种主要自控部件,即定时供热;定时起动回水泵:定时检测水温。为实现上述功能,在天面热水主管设有电磁阀,定时器及信号继电器,用于定时自动起动电磁阀供应热水,同时将信号送给回水管道泵起动管道泵循环回水,天面水箱设有温控探头,当温度降至设定值时自动起动机组加热(一般设定值低于标准值3°)。

6.电路设计
    该项目是目前全国最大热泵热水工程,机组台数多、功率大,共计360kW。为不与其他供电设备相互影响,采用专柜专线供电,设四路ZR——VV(3x95+Ix50)mm2绝缘电缆引至各天面机组配电箱。配电箱内设塑壳空气开关及隔离开关,以便于检修分断。

7.水箱主机结构处理
    天面承受40个11m3水箱,总荷载增加440t,天面常规上设计荷载为150 kg/m2,如若不进行结构上的专门处理,则水箱荷载远远超过设计荷载,将会导致结构安全问题,为此利用承重柱钢筋引上捣砼制粱,将水箱置于捣制的粱上,安全问题解决。

8.问题与探讨
    该项目投入使用后效果良好,如此庞大的热泵供热工程,首战告捷,但也存在着遗憾之处,主要有如下两个问题。
8.1冷热水同源问题
    调节冷热水出水比例的最好方法,是冷水及热水同源同压,使用中调节水温时不会忽冷忽热,很容易调出理想的水温。但该项目由于原设计为油锅炉供热,冷水为下行上给式变频供水;热水改为热泵供热后为上行下给式供水,因而冷热水在同源同压方面欠缺,不同程度地影响了使用效果。
8.2回水问题
    该项目回水采用的方式为汇总管同水,实际使用中回水效果不是很理想,主要原因有两个方面: 一是管路太多太长,一根主管回水速度慢,远离回水主管的热水立管同流不彻底;二是室内水平分支管管内存水无法回流,开启时必将有少量冷水,放完后才出热水。最好的方式是分组回水,即3~4根立管为1组做1趟回水,效果要好得多,且比每根立管设l根同水管要经济实惠。

9.总结
    该热泵系统运行半年来,性能稳定,效果良好,并较以前锅炉供热节约了大量运行成本,实为一项值得推广的节能技术

 
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