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      -21℃、层高8米的大空间采暖如何设计?

      时间:?2020-05-05 08:53??来源:?未知 ??编辑:?家宝 ??点击: ?

        严寒地区大空间采暖系统一向是行业难点,芬尼克兹打造长春汽车4S店采暖综合工程,该项目设计施工时,采用高效机组、优化系统设计、选用适宜末端形式,解决各类难点,打造舒适节能采暖空调系统样板案例,项目于2018年10月完工交付使用,运行至今使用效果良好。
       
      -21℃、层高8米的大空间采暖如何设计?
       
        一、高寒地区大空间项目设计难点
       
        严寒地区制热难,机组运行困难或能效低、不节能,大空间项目层高高,热风下不来、制热效果差,严寒地区大空间项目设计更是行业难点,以芬尼克兹为长春某4S店设计的综合采暖空调解决方案为例,面临以下重重挑战:
       
        1.严寒气温热泵能效低系统节能性难保证
       
        项目地处我国严寒地区,气候特点为冬季气温低,采暖设计温度低至-21℃,低温持续时间长,采暖期长达169天。受恶劣工况影响,热泵机组能效受严重影响,尤其是温度越低,能效水平降低越快。甚至在温度低到30℃以下时,机组运行稳定性也受到影响。
       
        2.多幕墙保温性能差冬季制热需求大
       
        该项目围护结构较多玻璃幕墙。围护结构保温性能较差,冬季气候严寒,幕墙传热系数高,不利于保温,总体热负荷高,对主机和气流组织分布提出较高要求。对于冬季送风采暖,层高越高,热负荷指标选取越大,地暖采暖形式相对影响较小。
       
        3.大空间热风下不来热舒适度难以保证
       
        该项目主要功能区为4S店展厅,特点为高大开阔空间,面积达6000㎡,层高最高处达8m,另一方面项目层高较高、空间较大,夏季冷风辐射范围小,冬季通过送风采暖时,热风下不来,热空气集中在房间上部,造成能源浪费。
       
        二、项目概况
       
        长春华通汽车服务有限公司,别名长春北汽汽车服务站,位于吉林省长春市经济开发区,为长安铃木公司在吉林省内特许AAA优秀经销商,是省内知名大规模汽车4S店。
       
        项目总占地面积10000㎡,空调采暖面积7500㎡,其中办公楼1500㎡,4S店展厅面积6000㎡,本工程为其提供集中采暖及空调系统,解决冬季采暖和夏季制冷需求。
       
        三、气象参数
       
        长春位于吉林省北部,查询气象资料,主要设计气象参数如下:
       
        四、系统设计
       
        长春地区极寒气温可达-33℃,一般的空气能热泵难以正常运行,业主多方考虑,选定芬尼克兹北极星超低温热泵系列机组,保证严寒气温下运行可靠性。
       
        项目配置10台30P芬尼克兹北极星超低温热泵机组,在长春地区-21℃的设计工况下,出水设定温度50℃下,单台制热功率49KW,总计制热功率490KW,单位热负荷65W/㎡,完全满足项目需求。
       
        冷热水输配采用二次系统,一、二次系统间配置50t储能水箱,冬季制热时,白天工况较好,系统正常运行并储能,夜间气温低,通过储能水箱储存的热量供暖。
       
        末端设备采用暗装风机盘管+预埋地暖盘管形式,夏季制冷采用风机盘管送风,冬季采暖采用地板辐射制热。
       
        五、系统安装施工
       
        系统主机设备共10台,为节省占地空间、避免噪声影响、保持建筑外立面美观、保证及运行时良好的通风环境以及降低机组运行时产生的热污染,将主机设备置于楼顶部平台,分两排放置,加大设备间距,避免进排风短路。
       
        设备底部架高,保证进风通畅,避免排水、积雪等影响设备运行,架高层上做不锈钢基础,搭配减震装置,降低机组运行震动引起的噪声。
       
        系统附属设备,包括水泵、水箱、电控箱置于杂物间,由于长春地区冬季风雪大,积雪厚,气温低,如此可以保证各附属设备的安全性。
       
        系统管道一律采用橡塑保温加外包铝皮?;?,并加厚保温厚度,有效降低严寒天气下的热量损失,提升整体能效和制热能力。
       
        六、难点解决方案
       
        1.高效机组+大容量储能水箱保证系统节能性
       
        本系统采用芬尼克兹超低温专用机组,相比普通热泵机组,-15℃环境温度下,制热能力提升20%,能效比提升20%,在-30℃的极端温度下仍保持强力输出。
       
        系统配置大容量储能水箱,通过蓄能再释放的方式,极大避免冬季夜间严寒气温工况下热泵的效率降低。智能控制系统自动识别环温变化,当白天气温较高时机组效率高,系统正常提供项目采暖需求,同时制取热水于储能水箱中蓄热,夜间气温低,机组效率降低时,人员夜间休息期间末端负荷也相对较低,系统通过储能水箱储存的热量即能满足供暖需求。
       
        2.放大进行负荷选型保障系统制热能力
       
        针对大空间负荷需求高,本项目在设计阶段放大系统指标,《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》中对于建筑冬季热负荷指标设计区间为40-70W/㎡,综合考虑建筑朝向、层高、维护结构特点等对建筑负荷的影响,附加安全系数,最终确定热负荷指标为65W/㎡,保证制热输出能力。
       
        3.风盘+地暖合理布置贴合人体热舒适
       
        末端采用空调+地暖形式,夏季使用大风量风机盘管制冷,侧送侧回,风口选择双层活动百叶,保证人员工作区送风循环。冬季采用地暖盘管制热,通过地面辐射升温,房间内温度梯度分布下高上低,既完美匹配“温足凉顶”的热舒适度需求,还有极大节能潜力,室内热空气集中在人员工作区,不像风盘制热一样,热风集中于大空间顶部下不去。使用地暖设定房间温度18℃,即能达到空调22℃的温暖效果,达到舒适节能的目的。
       
        七、系统运行
       
        本工程于2018年10月份完工并交付使用。
       
        经过两个采暖季度的运行,表现出的使用效果非常舒适,不论是工作人员,还是来4S店选购的顾客,都对店内的热舒适环境很满意。在运行费用方面,当地电价平均0.5元/度左右,综合两个季度的实际费用,可以达到整个采暖季度25元每平米,远低于当地集中供暖费用标准。
       
        该项目建设初期便筹划二期工程,并在主机机位、设备、管道空间等都有预留空间,如今通过实际运行,系统、设备的使用效果得到甲方的一致认可,即将在二期工程开展进一步合作。
       
        八、产品选用
       
        本项目选用芬尼克兹北极星系列超低温空气源热泵,融合多重低温制热技术,专为低温制热而生,其具体特点简要列举如下:
       
        1.制热动力强
       
        机组采用R410A喷气增焓压缩机,压比更高,冷媒流量更足,最高出水温度65℃。相比普通机组,-15℃环境温度下,制热能力提升20%,能效比提升20%,在-30℃的极端温度下仍保持强力输出。
       
        2.制热效率高
       
        机组设计采用多项前沿技术,超低温低温专用压缩机、专利设计的高效盘管壳式换热器,配合最新的换热器防冻技术,在严寒工况下仍能保持极高效率,能效水平达到国家二级能效等级。
       
        3.冬季高效除霜
       
        机组采用智能除霜控制,根据运行情况智能判断是否需要除霜,避免误除霜或不能正常进入除霜;通过集中控制器协调各机组进入除霜的时机,避免多个机组进入化霜导致水温下降过大。采用专门的导流设计,翅片式换热器底部留空处理,保证化霜时水能尽快排走,不积水不结冰。
       
        芬尼克兹2009年率先研发出“北极星”系列超低温热泵机组并率先应用于东北、西藏、新疆、内蒙古等严寒地区,后推出全新升级版“变频北极星”系列超低温热泵变频机组,得到广泛应用。自2010年始开拓东北市场,先后建立300多项严寒地带热泵采暖经典案例,如黑龙江哈尔滨美居建材商场、吉林白城市大安中医院、吉林长春市三震参茸厂房、吉林延吉聚龙潭酒店、辽宁沈阳市盛京国际高尔夫俱乐部等,在市场上确立了领导者地位。
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