熱泵商學(xué)院**講師康旭輝，于2017年底為自己在西安的辦公室安裝了一套毛細(xì)管地面輻射冷暖系統(tǒng)，選擇了一臺(tái)15HP的空氣源熱泵超低溫冷暖機(jī)組，正常使用并做好了數(shù)據(jù)的收集、以及對系統(tǒng)不斷的修正，得到這樣一份詳實(shí)的數(shù)據(jù)。

 

　　2019.01.09~03.15，累計(jì)供暖66天。耗電量為9000kW·h，平均每日耗電量約136kW·h，單位面積日耗電量約0.38kW·h。
 
　　2019.06.04~09.09，持續(xù)98天。累計(jì)耗電量約5950kW·h，平均每日耗電量約60kW·h，單位面積日耗電量約0.17kW·h。
 
　　一、項(xiàng)目概況
 
　　本項(xiàng)目位于陜西省西安的辦公樓，整棟建筑結(jié)構(gòu)類型為鋼結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)廠房，整幢建筑物無集中供暖及制冷，上層、下層及東戶均無供暖制冷措施。
 
　　項(xiàng)目建筑面積560㎡，敷設(shè)完地暖和地板后層高4.0m，南側(cè)外墻整面為雙層玻璃幕墻，西側(cè)外墻為空心磚墻，西外窗玻璃為雙層玻璃，窗墻比為20%，北側(cè)窗墻比為60%。
 
　　二、項(xiàng)目需求
 
　　本項(xiàng)目擬建立一個(gè)空氣源熱泵作為冷熱源節(jié)能、舒適、智能的運(yùn)行管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能耗監(jiān)測，節(jié)能產(chǎn)品、技術(shù)應(yīng)用、測試、試驗(yàn)/試驗(yàn)功能，為系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行、環(huán)境參數(shù)、節(jié)能調(diào)節(jié)、露點(diǎn)控制等提供分析數(shù)據(jù)，為空氣源熱泵節(jié)能/舒適系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)模型提供數(shù)據(jù)。
 
　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝可視化、效果可體驗(yàn)，數(shù)據(jù)可分析、產(chǎn)品可試用、技術(shù)可試驗(yàn)，項(xiàng)目可完善。
 
　　三、設(shè)計(jì)思路
 
　　裝修之前對項(xiàng)目維護(hù)結(jié)構(gòu)針對性調(diào)研和分析，用較低成本完善保溫，避免不必要的熱損耗和鋼結(jié)構(gòu)建筑易出現(xiàn)的“熱橋效應(yīng)”。
 
　　充分利用冬季自由熱對建筑物的蓄熱，主要采用地面輻射冷暖系統(tǒng)解決冬季制熱、夏季制冷的需求。采用系統(tǒng)獨(dú)立冷/熱計(jì)量系統(tǒng)，并實(shí)時(shí)完成熱量/冷量/流量/溫度等數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測、存儲(chǔ)、分析。
 
　　采用熱泵、系統(tǒng)水泵、地面循環(huán)水泵的分級用電計(jì)量系統(tǒng)，并實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測、采集、存儲(chǔ)、分析。對典型室內(nèi)溫度實(shí)時(shí)采集，了解不同工況下室內(nèi)溫度的分布情況和一致性，判斷系統(tǒng)的平衡和自由熱對局部溫度的影響?！盎跉夂蜓a(bǔ)償?shù)姆植际交焖h(huán)系統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)“按需取熱/冷”，調(diào)節(jié)水溫，控制露點(diǎn)。
 
　　末端采用保溫地暖模塊，減小傳熱系數(shù)，避免熱量通過樓板傳輸至下層住戶，同時(shí)敷設(shè)毛細(xì)地暖管。
 
　　末端增加風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)。主要解決：按需調(diào)溫、按需除濕、空氣擾動(dòng)。承壓水箱解決緩沖、排氣、蓄能、排污、除霜、峰谷電利用的問題，增加新風(fēng)系統(tǒng)提高環(huán)境質(zhì)量，感知舒適。預(yù)留新風(fēng)除濕功能。
 
　　四、主機(jī)選型
 
　　選擇一臺(tái)15P低溫空氣源熱泵冷暖機(jī)組，其主要參數(shù)見表1。
 
　　單純以風(fēng)機(jī)盤管作為末端對流換熱時(shí)，此主機(jī)制冷量可能偏小，但辦公室內(nèi)均勻分布6000米內(nèi)徑約5mm，間距50mm的PERT管，制冷輻射換熱面積大，換熱也更加均勻，故選用運(yùn)行功率較低的主機(jī)。
 
　　采用水泵的變頻功能，實(shí)現(xiàn)末端變流量工況下變頻工作控制方式，以及變頻調(diào)節(jié)引起的流量變化對熱泵運(yùn)行參數(shù)的變化和能耗影響。
 
　　五、系統(tǒng)設(shè)計(jì)
 
　　安裝一個(gè)1噸的保溫蓄能水箱，在室外溫度較好、熱泵運(yùn)行效率較高情況下，將冷、熱量制出并貯存在水箱內(nèi)，滿足極限溫度下的供暖、制冷需求。
 
　　根據(jù)系統(tǒng)要求選取了一臺(tái)功率為1.5kW的循環(huán)泵，該水泵可保證機(jī)和風(fēng)機(jī)盤管末端系統(tǒng)的循環(huán)，主機(jī)出水直供至末端，末端回水通過該水泵提供動(dòng)力從承壓水箱內(nèi)抽出，輸送至主機(jī)進(jìn)水口。
 
　　同時(shí)在會(huì)議室內(nèi)安裝了分布式混水循環(huán)泵，僅作為毛細(xì)管地面輻射制冷熱系統(tǒng)的循環(huán)動(dòng)力，功率0.35kW，噪音亦在可接受范圍內(nèi)。
 
　　變頻器對主機(jī)循環(huán)泵進(jìn)行變頻，滿頻率為50HZ，運(yùn)行頻率調(diào)控至45HZ。
 
風(fēng)盤末端系統(tǒng)主管路為水平同程系統(tǒng)，水流經(jīng)每個(gè)風(fēng)機(jī)盤管末端后回到主機(jī)的總的循環(huán)路程是相等的，消除遠(yuǎn)近端出現(xiàn)的流量失調(diào)而引起冷熱不均現(xiàn)象。根據(jù)各房間面積不同選取不同型號及數(shù)量的風(fēng)機(jī)盤管見表2。

 
　　使用φ10*2.0的PERT管6000m，以50mm間距均勻分布至各區(qū)域，以進(jìn)口環(huán)保石墨聚苯原料制作的保溫模塊特有溝槽懸空設(shè)計(jì)，將PERT管分布在溝槽之中，有效降低水泥層找平厚度，節(jié)省層高空間。
 
　　補(bǔ)水系統(tǒng)位于會(huì)議室內(nèi)，自來水給水經(jīng)前置過濾器后，直補(bǔ)至系統(tǒng)。
 
　　六、調(diào)控方式
 
　　冬季供暖運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)盤管基本不開啟，通過毛細(xì)地暖管輻射制熱。工作日8:00主機(jī)自動(dòng)開機(jī)，根據(jù)室外環(huán)溫通過氣候補(bǔ)償調(diào)節(jié)設(shè)置主機(jī)出水溫度，17:00切換至防凍模式，出水溫度調(diào)低。冬季供暖運(yùn)行時(shí)，主機(jī)同系統(tǒng)循環(huán)泵聯(lián)動(dòng)，到達(dá)設(shè)置溫度，主機(jī)停-循環(huán)泵停。
 
　　地暖循環(huán)泵作為“氣候補(bǔ)償?shù)姆植际交焖h(huán)系統(tǒng)”的組成部分，依據(jù)室外溫度/室內(nèi)溫度-時(shí)間段溫度要求-依據(jù)運(yùn)行曲線-調(diào)節(jié)閥門開度-接近目標(biāo)水溫-接近目標(biāo)室內(nèi)溫度。
 
　　整個(gè)供暖季主機(jī)出水溫度在33℃~40℃范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，地暖水溫在28℃~35℃范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。并根據(jù)上下班時(shí)間和節(jié)假日采用采用分時(shí)分溫動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。比如：供暖初和供暖末主機(jī)出水溫度33℃，嚴(yán)寒期，主機(jī)出水溫度為40℃，在下班、節(jié)假日非工作時(shí)間房間內(nèi)只需防凍運(yùn)行即可。供暖季風(fēng)盤幾乎不使用。
 

 
　　夏季制冷運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)盤管僅起輔助除濕作用，主要通過毛細(xì)管地暖制冷調(diào)節(jié)，通過室外/室內(nèi)溫度-調(diào)節(jié)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度-改變混水溫度-降低/提高地面溫度-參考露點(diǎn)溫度-達(dá)到室內(nèi)溫度要。以地表溫度高于露點(diǎn)溫為目標(biāo)控制混水溫度，以室內(nèi)溫度作為舒適度目標(biāo)調(diào)節(jié)混水溫度。
 
　　查焓濕圖：當(dāng)室內(nèi)溫度26℃、室內(nèi)相對濕度60%時(shí)，相應(yīng)的露點(diǎn)溫度為17.5℃，此時(shí)的混水溫度為12.1℃，地表溫度為20℃。
 
　　產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象的部位有：裸露的分集水器及一小段供回水管。
 
　　結(jié)論：混水溫度與露點(diǎn)溫度的間接相關(guān)性、地表溫度與混水溫度的直接相關(guān)性、地表溫度與露點(diǎn)溫度的直接相關(guān)性。地表溫度和露點(diǎn)溫度有直接關(guān)系。
 
　　混水溫度低于露點(diǎn)溫度不會(huì)產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象（例如各區(qū)域地面），混水溫度過低會(huì)導(dǎo)致地表溫度過低，當(dāng)?shù)乇頊囟然蛭矬w表面溫度降至露點(diǎn)溫度以下時(shí)（例如分集水管位置），將會(huì)產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象，因此防止結(jié)露的方式是讓地表溫度高于露點(diǎn)溫度。
 
　　在相對封閉的室內(nèi)空間內(nèi)，當(dāng)可以采集室內(nèi)溫度作為參數(shù)時(shí)候，則以室內(nèi)溫度為目標(biāo)調(diào)節(jié)出水溫度/混水溫度。以地表溫度高于露點(diǎn)溫為目標(biāo)控制混水溫度。也就是說，室內(nèi)溫度、室內(nèi)濕度、地表溫度、露點(diǎn)溫度是在調(diào)節(jié)主要參數(shù)，而室外溫度、室外環(huán)境濕度僅作為參考值與室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)和露點(diǎn)溫度控制無關(guān)。
 
　　目前用了兩種方式，一個(gè)是通過直讀式溫度采集器來采集地板內(nèi)部的溫度；第二種是用測溫槍來測地板的溫度，參考系統(tǒng)的供水溫度、回水溫度，混水溫度，以及空氣濕度。（注：這是康旭輝經(jīng)過一年多的結(jié)論，歡迎同行交流和討論）
 
　　七、整體能耗
 
　　據(jù)康旭輝介紹，整個(gè)辦公室安裝多個(gè)無線室溫采集器監(jiān)測不同區(qū)域的溫度。
 
　　1.供熱耗電量
 
　　于2019年1月9日開啟空氣源熱泵供暖，運(yùn)行至2019年3月15日，電表儲(chǔ)存的上個(gè)供暖季的耗電量為9000kW·h，可計(jì)算出累計(jì)供暖66天，平均每日耗電量約136kW·h，單位面積日耗電量約0.38kW·h。
 
　　2.冬季耗熱量
 
　　超采用聲波熱量表所采集耗熱量，由2019年1月9日開機(jī)起至3月5日持續(xù)56天，累計(jì)耗熱量約19130kW，日耗熱量約342kW，單位面積日耗熱量約0.97kW，若以連續(xù)供暖24h計(jì)算，單位面積熱負(fù)荷指標(biāo)為40w/㎡（非工作時(shí)間內(nèi)機(jī)組僅防凍低溫運(yùn)行）
 
　　3.制冷耗電量
 
　　制冷于6月4日至9月9日共持續(xù)98天，累計(jì)耗電量約5950kW·h，平均每日耗電量約60kW·h，單位面積日耗電量約0.17kW·h。
 
　　4.夏季耗冷量
 
　　超聲波熱量表所采集的累計(jì)耗冷量約15637kW，日耗熱冷約160kW，單位面積日耗冷量約0.45kW，若以連續(xù)制冷9h計(jì)算（每日8點(diǎn)自動(dòng)開機(jī)，5點(diǎn)自動(dòng)停機(jī)），單位面積冷負(fù)荷指標(biāo)為50W/㎡（通過地面輻射制冷，風(fēng)機(jī)盤管末端僅起快速制冷并輔助除濕作用）。