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蒙华铁路MHTJ-9标段采暖工程设计方案
发布日期:2016/6/16 14:03:33


文/山西双龙新能源科技有限公司 谈成之 温爱平

 

  摘 要:本项目位于陕西省延安市宜川县境内,项目建设的员工宿舍和拌合站车间采暖热源全部采用空气能热泵系统,2015年12月6日系统正式注水运行。测试数据显示,系统能耗指标完全符合设计标准,节能效果显著,得到了业主方的高度好评,本工程也被中国中铁集团评为优质工程。

 

  关键词:铁路建设、热泵系统、热负荷、社会效益

 

  国家重点工程蒙华铁路是国内最大规模运煤专线,北起内蒙古,途经蒙、陕、晋、豫、鄂、湘、赣终点江西省吉安,线路全长1837公里,项目强化大气污染防治,全线取消燃煤锅炉,生活热水、建筑采暖热源全部采用空气能热泵系统。项目自2015年7月开始公开征集设计方案及可行性分析。我公司与九恒新能源公司密切合作,联合成立项目工作组,数次深入工程现场实地勘测,查阅当地近十五年气象资料,根据建筑物的特殊结构(双层彩钢板房内衬5cm岩棉保温),结合低温环境下空气能热泵的运行特征,设计出一套科学的机组配置和变频控制系统,既保证系统的稳定性,又能最大限度的降低投资和运行成本,方案获得甲方的认可。

 

 

  工程于2015年11月6日开工,工地位于大山深处,交通不便,生活条件艰苦,气候寒冷,施工人员克服困难,在保证施工质量的前提下加班加点,11月21日热水系统完工并顺利投入运行,11月28日采暖系统完工机组试运行,12月3日室内风机盘管安装完工,12月4—5日采暖循环管道充气打压检漏调试,12月6日系统正式注水运行,经历了2016年1月下旬世纪大寒潮连续数日最低温度零下23℃的考验,至2016年3月31日整个采暖季运行稳定,平均室温20-22℃,超出设计温度2℃。经统计,系统能耗指标完全符合设计标准,节能效果显著,得到了业主方的高度好评,本工程被中国中铁集团评为优质工程。

 

二、设计依据

 

  1、《民用建筑采暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012

 

  2、《工业建筑采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2015

 

  3、《辐射供暖供冷技术规范》JGJ142-2012

 

  4、《建筑设计防火规范》GB50016-2014

 

  5、《地面辐射供暖系统施工安装》12K404

 

  6、《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ 26-2010

 

三、项目分析

 

  1、工程名称:蒙华铁路MHTJ-9标段采暖工程

 

  2、工程地点:陕西省延安市宜川县

 

  3、工程内容:

 

  表一:蒙华铁路MHTJ-9标段采暖工程项目内容

 

 

  4、建筑状况:建筑分为1、2、3、4号楼,建筑结构为岩棉彩钢房,1号楼为双层结构面积960㎡,2号楼为单层结构面积752㎡,3号楼为双层结构面积958㎡,4号楼为单层结构面积276㎡, 5号楼为单层结构面积133㎡,总面积约3000㎡,单层玻璃窗户,整体建筑采光效果良好。

 

  办公区和生活区11000平采暖面积,一个使用500套FP-68型立式风机盘管末端,平均16到18平米使用一套。拌合站车间层高9米,彩钢结构内衬5cm岩棉保温,采用地暖管循环,管道铺设每平米4米,每平米的热负荷为50KW,主要目的是防止车间料仓内细沙冻结,所以要求地面温度达到10℃即可。

 

  不利因素:非节能建筑,散热量较大。

 

  5、当地气候概况 :宜川县位于黄土高原腹地,属暖温带半湿润半干旱大陆性季风气候。年平均气温10℃,最冷的元月份平均气温零下5.3℃,极端最低气温零下23.3℃,年最大积雪深度24厘米;最大冻土深度81厘米,具体气候情况如表二:

 

  表二:延安基本气候情况(据1971-2000年资料统计,气象站位置:北纬36.6度,东经109.5度,海拔1143米)

 

 

四、设计标准

 

  1、本方案须考虑产热水设备、贮水设备、自控电气系统、管道动力系统、管道对接系统及相应的安装、调试、维修便捷性等;2、根据项目地点以及用户需求,设计采用7台九恒DKFXRS-90II-J1C(25匹)超低温空气能热泵热水机组;3、采用多台机组,机组相互之间互为备用,使得系统更为稳定;4、北方的水质偏碱性,容易结垢,对于机组和系统运行存在巨大的隐患,考虑采用一套软水处理设备,对采暖系统的热水进行处理。

 

五、热负荷计算

 

  陕西延安地区属于严寒地区(空气源热泵供暖建议使用环境温度-25℃运行的超低温热泵机组),以冬季采暖热负荷为设计依据,只要冬季设计的热负荷满足采暖的需要,就可以满足夏季的制冷需要。

 

  热负荷是指在最寒冷的条件下,机组提供的热能可以满足建筑物对热能的需求。热负荷的设计依据主要根据《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ 26-2010,在这个标准当中,计算采暖期的天数为150天。

 

  按照设计标准,对建筑围护结构、传热系数、温度修正、高度修正、冷风渗透量等参数计算,得出建筑设计热负荷指标取:114W/㎡,采暖总负荷Qh=采暖面积Ac×热负荷指标qh/1000=3000㎡×114W/㎡/1000≈342KW,具体计算如下表:

 

六、设备选型计算书

 

  根据计算,该项目的采暖总负荷为342千瓦,实际采用6台DKFXRS-90II-J1C(25匹)超低温空气源热泵采暖机组,详细计算如下表:

 

 

七、经济效益和社会效益

 

  为准确统计空气能热泵系统的节能效果,我们为每套系统都安装了独立的电表和水表,经过2015年12月6日~2016年3月31日采暖季统计,整个工区(生活区,办公区,拌合站)15000平米采暖耗电量总计846071KWh,业主方用电单价0.7元/KWh,运行天数117天,总运行费用约592200元,相比天然气,燃油及电锅炉节省30~60万元,相比燃煤锅炉虽然直接费用相近,但是减少了人工、排污等环保费用,同时大大减少了二氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物等有害物的排放。系统管理方便、安全可靠,运行过程中无任何安全隐患,可节省人工费、年检费用、燃料采购等间接费用,且不产生任何污染,既响应了国家倡导的利用可再生能源的号召,又可体现管理者绿色、节能、环保的意识和理念。

 

八、总结

 

  项目交工后,我公司专门安排技术服务人员驻地跟踪服务,记录每天的气候变化,机组运行参数并从中总结规律,得出以下结论:

 

  超低温空气能热泵是完全可以在环境气温为-25℃以上的条件下正常运行,满足建筑正常供暖;在北方冬季采暖系统的设计中,应该根据实际情况尽可能增加相对较大的缓冲水箱,在全天气温高的时段,设备除了给建筑物供暖,同时还可以储备较多的热能,到夜间气温最低的时段再释放出来补充设备供暖需求,可以有效降低综合运行成本,从而达到较高的能效比;采用空气能热泵采暖,末端可采用地暖循环或风机盘管,两种方式各有利弊。地板采暖可缓慢的将热能释放在建筑物地面,舒适性较高,但是升温缓慢,有一部分热量会传导至地面以下;风机盘管升温迅速,十几分钟即可使室内温度明显提升,但是降温也很快,舒适性不如地暖。

 

  北方热泵采暖设备必须考虑到机组化霜水的冻结问题,建议蒸发器托盘配置加热功能,同时机组安装时一定要基础高出地面30cm以上,否则化霜水在机组底部大量冻结会影响机组运行,严重时甚至会造成机组损坏。空气能热泵采暖技术在北方严寒地区的应用是一项重要的课题,系统的稳定性极为关键,一定要以严谨,科学的态度进行设计、施工,切忌急功近利,随意降低配置,影响工程质量。

 

(戎马传媒·《热泵市场》杂志社 订阅热线:0755-26781737)
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