尽管空气源热泵越来越多地应用于家庭供暖，但许多人仍然对其供暖效果和运行成本表示怀疑，尤其是在高寒地区。 今天我们就来看看北京高寒山区的一个空气源热泵供热项目。 该项目于2017年冬季前完成，当年冬季，运行效果由权威机构实时监测。 室温20℃左右，平均能耗19.7元/㎡。
项目信息
本项目位于房山区普洼乡宝水村。 是高寒山区空气源热泵试点项目。 该楼为森林消防大队十一中队职工宿舍。 建筑均为单层坡脊建筑，计划于20世纪80年代兴建。 它们具有砖混单体结构。 外墙为240红砖，无保温层。 窗户为单层玻璃塑钢。 门为双层玻璃铝合金结构。 屋顶为木檩条、芦毡，镶嵌红瓦，室内吊顶高2.7米。
项目建筑背山面势，海拔约1100米。
单排在两侧进行测试。 东侧五间建筑面积132平方米，西侧五间建筑面积102平方米。 原来采用集中燃煤锅炉供暖，东西两侧均装有钢制暖气片。 根据建筑面积和末端散热器的情况，两侧安装独立的热泵机组进行采暖。 本案例以东侧1号楼为例。
气象参数
房山区普洼乡宝水村位于普洼乡最北端，背靠群山，海拔约1100米。 年平均气温11.9℃，历史最低气温-26℃。 根据近年来冬季采暖期室外气象资料，考虑采暖室外计算温度，并参照冬季计算干球温度-12℃作为本次采暖室外设计计算温度北京高寒地区室外供热计算.
室外空气计算参数：
冬季室外采暖干球温度（℃）计算
-12
冬季室外空调干球温度（℃）计算
-16
冬季最大风向平均风速（米/秒）
3.7
冬季室外空调相对湿度（%）
43
室内计算参数
总高度(米)
2.7
供暖面积（平方米）
109
总热负荷（kW）
8.36
非空调热负荷（kW）
8.36
非空调散热指标（W/m2）
76.71
设计计算
1、热负荷计算简表
2、水泵选型计算
1）水泵流量计算
根据计算公式：qx=(1.163*Qg)/(c*ρ*Δt)
式中：qx——水泵循环流量，m3/h； Qg——设计小时供热量KJ/h； DΔt——热泵机组供回水温差，一般选取5℃； rρ——热泵机组加热的水密度，kg/L。
计算结果为：qx=(1.163*8.36*3600)/(4.187*1*5*1000)=1.672m³/h
因此，所选循环水泵的额定流量不应小于1.672m3/h。
2）泵扬程的计算
水泵扬程计算公式：H=1.38*(Hb+He+Hp)
式中：H——循环水泵扬程，KPa； Hb——热泵换热器的阻力损失，50KPa； He——热泵机组中蒸发器的阻力损失，KPa，其中水系统不经过蒸发器，阻力为零； Hp——连接管道阻力损失，KPa；
系统末端循环管道为PPR热熔管，总长约50米（沿途阻力损失1.4米）。 8套钢制散热器及回水管并联安装，串联1个60L闭式压力保温水箱。 连接管道阻力约为2.0米。
根据管道水力计算软件计算，循环泵总扬程为：H=1.3*(5+0+2)=9.1m
根据系统管道及主机设备循环流量及系统沿线阻力计算结果，选用某品牌静音屏蔽泵XPS25-12-180，最大扬程12米（额定扬程8米）最大流量3.5m3/h（额定流量2.0m3/h），水泵最大输入功率245W，可满足系统循环要求。
3、膨胀水箱计算
膨胀水箱和缓冲水箱系统设置为密闭系统，保证系统最低压力在0.1MPa以上。 供热端共安装8套新型碳钢散热器，每套为600*18翅片，主循环管道为PPR热水管。 主给回水管道总长度约50米，系统总水容量接近180L。
为了保证系统稳定运行，系统需要串联缓冲水箱，保证系统总水容量达到240L以上。 因此，在供热回水管主管上设置了一套60L密闭绝压水箱。 机组内部出厂时已配备5L膨胀水箱，因此此处无需安装。
项目配置及系统介绍
根据建筑热负荷计算，总热负荷约为8.4KW。 考虑到供热末端（散热器）方式和环境，系统配置了海利瑞能DKMDX-低温空气源热泵变频机组。 主机相关参数如下：
输入功率
220V~50Hz
标称制热能力
10.5千瓦
标称输入功率
4.2千瓦
性能系数 (COP)
2.5千瓦/千瓦
IPLV(高)
2.8千瓦/千瓦
餐厅、宿舍：钢柱散热器，散热效果相对较差
系统原有8套采暖末端散热器冷却系统（18件/套600*18管钢散热器），还采用某品牌循环水泵、屏蔽泵XPS-25-12-180、缓冲器水箱60L保温水箱。 一套，电源箱、电表、监控系统。 详情如下：
由于该项目位于海拔1100米左右的山区，低温持续时间长，冬季最低气温-26℃，湿度大，天气变化快，需要高空气源热泵供暖。 针对这一特殊情况，本项目对系统采取以下方法来满足供热设计要求：
效果分析及结论
尽管该项目施工条件较差，但业主反映，整个冬季供暖过程中供暖效果非常好。 不需要人工管理，自动运行，省事。 同时，由于建筑条件较差，采暖季热泵运行电费较高，机组长时间高频运行。 为了维持室内设定的温度并抵消墙壁、天花板、地板的辐射热以及因门窗关闭不严而造成的渗漏、热量。
1、效果分析
运营成本：约19.68元/㎡（按采暖季123天计算，享受峰谷电价政策）；
室内温度：监测期间，室内温度平均达到19.3℃左右；
监测时间：2018年1月5日至2018年3月15日，共70天。
本次数据监测时间为2017-2018年采暖季。
时间
—
实际日均用电量
63.22
每平方米平均供暖费用（按123天计算）
19.68
每日平均室内温度
19.3
注：与中国建筑科学研究院合作，共同对系统性能进行实时监测。
清洁能源绩效监测系统
2.结论
供热监测期间，海利瑞能低环境空气源热泵变频机组室内温度平均达到19.3℃左右，可以满足北京山区的供暖需求。 用户对供暖效果满意；
版权所有：案例由上海海利瑞能环境科技有限公司提供
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