實測66天供暖+98天製冷，來看熱泵兩聯供耗電量有多低
原標題：實測66天供暖+98天製冷，來看熱泵兩聯供耗電量有多低
熱泵商學院金牌講師康旭輝，於2017年底爲自己在西安的辦公室安裝了一套毛細管地面輻射冷暖系統，選擇了一臺15HP的空氣源熱泵超低溫冷暖機組，正常使用並做好了數據的收集、以及對系統不斷的修正，得到這樣一份詳實的數據。
2019.01.09~03.15，累計供暖66天。耗電量爲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98天。累計耗電量約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、項目概況
本項目位於陝西省西安的辦公樓，整棟建築結構類型爲鋼結構標準廠房，整幢建築物無集中供暖及製冷，上層、下層及東戶均無供暖製冷措施。
項目建築面積560㎡，敷設完地暖和地板後層高4.0m，南側外牆整面爲雙層玻璃幕牆，西側外牆爲空心磚牆，西外窗玻璃爲雙層玻璃，窗牆比爲20%，北側窗牆比爲60%。
二、項目需求
本項目擬建立一個空氣源熱泵作爲冷熱源節能、舒適、智能的運行管理平臺，實現系統能耗監測，節能產品、技術應用、測試、試驗/試驗功能，爲系統節能運行、環境參數、節能調節、露點控制等提供分析數據，爲空氣源熱泵節能/舒適系統運行數據模型提供數據。
系統設計、安裝可視化、效果可體驗，數據可分析、產品可試用、技術可試驗，項目可完善。
三、設計思路
裝修之前對項目維護結構針對性調研和分析，用較低成本完善保溫，避免不必要的熱損耗和鋼結構建築易出現的“熱橋效應”。
充分利用冬季自由熱對建築物的蓄熱，主要採用地面輻射冷暖系統解決冬季制熱、夏季製冷的需求。採用系統獨立冷/熱計量系統，並實時完成熱量/冷量/流量/溫度等數據數據採集、監測、存儲、分析。
採用熱泵、系統水泵、地面循環水泵的分級用電計量系統，並實時進行數據監測、採集、存儲、分析。對典型室內溫度實時採集，瞭解不同工況下室內溫度的分佈情況和一致性，判斷系統的平衡和自由熱對局部溫度的影響。“基於氣候補償的分佈式混水循環系統”實現“按需取熱/冷”，調節水溫，控制露點。
末端採用保溫地暖模塊，減小傳熱係數，避免熱量通過樓板傳輸至下層住戶，同時敷設毛細地暖管。
末端增加風機盤管系統。主要解決：按需調溫、按需除溼、空氣擾動。承壓水箱解決緩衝、排氣、蓄能、排污、除霜、峯谷電利用的問題，增加新風系統提高環境質量，感知舒適。預留新風除溼功能。
四、主機選型
選擇一臺15P低溫空氣源熱泵冷暖機組，其主要參數見表1。
單純以風機盤管作爲末端對流換熱時，此主機制冷量可能偏小，但辦公室內均勻分佈6000米內徑約5mm，間距50mm的PERT管，製冷輻射換熱面積大，換熱也更加均勻，故選用運行功率較低的主機。
採用水泵的變頻功能，實現末端變流量工況下變頻工作控制方式，以及變頻調節引起的流量變化對熱泵運行參數的變化和能耗影響。
五、系統設計
安裝一個1噸的保溫蓄能水箱，在室外溫度較好、熱泵運行效率較高情況下，將冷、熱量製出並貯存在水箱內，滿足極限溫度下的供暖、製冷需求。
根據系統要求選取了一臺功率爲1.5kW的循環泵，該水泵可保證機和風機盤管末端系統的循環，主機出水直供至末端，末端回水通過該水泵提供動力從承壓水箱內抽出，輸送至主機進水口。
同時在會議室內安裝了分佈式混水循環泵，僅作爲毛細管地面輻射製冷熱系統的循環動力，功率0.35kW，噪音亦在可接受範圍內。
變頻器對主機循環泵進行變頻，滿頻率爲50HZ，運行頻率調控至45HZ。
風盤末端系統主管路爲水平同程系統，水流經每個風機盤管末端後回到主機的總的循環路程是相等的，消除遠近端出現的流量失調而引起冷熱不均現象。根據各房間面積不同選取不同型號及數量的風機盤管見表2。
使用φ10*2.0的PERT管6000m，以50mm間距均勻分佈至各區域，以進口環保石墨聚苯原料製作的保溫模塊特有溝槽懸空設計，將PERT管分佈在溝槽之中，有效降低水泥層找平厚度，節省層高空間。
補水系統位於會議室內，自來水給水經前置過濾器後，直補至系統。
六、調控方式
冬季供暖運行時，風機盤管基本不開啓，通過毛細地暖管輻射制熱。工作日8:00主機自動開機，根據室外環溫通過氣候補償調節設置主機出水溫度，17:00切換至防凍模式，出水溫度調低。冬季供暖運行時，主機同系統循環泵聯動，到達設置溫度，主機停-循環泵停。
地暖循環泵作爲“氣候補償的分佈式混水循環系統”的組成部分，依據室外溫度/室內溫度-時間段溫度要求-依據運行曲線-調節閥門開度-接近目標水溫-接近目標室內溫度。
整個供暖季主機出水溫度在33℃~40℃範圍內調節，地暖水溫在28℃~35℃範圍內調節。並根據上下班時間和節假日採用採用分時分溫動態調節。比如：供暖初和供暖末主機出水溫度33℃，嚴寒期，主機出水溫度爲40℃，在下班、節假日非工作時間房間內只需防凍運行即可。供暖季風盤幾乎不使用。
夏季製冷運行時，風機盤管僅起輔助除溼作用，主要通過毛細管地暖製冷調節，通過室外/室內溫度-調節電動調節閥開度-改變混水溫度-降低/提高地面溫度-參考露點溫度-達到室內溫度要。以地表溫度高於露點溫爲目標控制混水溫度，以室內溫度作爲舒適度目標調節混水溫度。
查焓溼圖：當室內溫度26℃、室內相對溼度60%時，相應的露點溫度爲17.5℃，此時的混水溫度爲12.1℃，地表溫度爲20℃。
產生結露現象的部位有：裸露的分集水器及一小段供回水管。
結論：混水溫度與露點溫度的間接相關性、地表溫度與混水溫度的直接相關性、地表溫度與露點溫度的直接相關性。地表溫度 和露點溫度有直接關係。
混水溫度低於露點溫度不會產生結露現象（例如各區域地面），混水溫度過低會導致地表溫度過低，當地表溫度或物體表面溫度降至露點溫度以下時（例如分集水管位置），將會產生結露現象，因此防止結露的方式是讓地表溫度高於露點溫度。
在相對封閉的室內空間內，當可以採集室內溫度作爲參數時候，則以室內溫度爲目標調節出水溫度/混水溫度。以地表溫度高於露點溫爲目標控制混水溫度。也就是說，室內溫度、室內溼度、地表溫度、露點溫度是在調節主要參數，而室外溫度、室外環境溼度僅作爲參考值與室內溫度調節和露點溫度控制無關。
目前用了兩種方式，一個是通過直讀式溫度採集器來採集地板內部的溫度；第二種是用測溫槍來測地板的溫度，參考系統的供水溫度、回水溫度，混水溫度，以及空氣溼度。（注：這是康旭輝經過一年多的結論，歡迎同行交流和討論）
七、整體能耗
據康旭輝介紹，整個辦公室安裝多個無線室溫採集器監測不同區域的溫度。
1.供熱耗電量
於2019年1月9日開啓空氣源熱泵供暖，運行至2019年3月15日，電錶儲存的上個供暖季的耗電量爲9000kW·h，可計算出累計供暖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
超採用聲波熱量表所採集耗熱量，由2019年1月9日開機起至3月5日持續56天，累計耗熱量約19130kW，日耗熱量約342kW，單位面積日耗熱量約0.97kW，若以連續供暖24h計算，單位面積熱負荷指標爲40w/㎡（非工作時間內機組僅防凍低溫運行）
3.製冷耗電量
製冷於6月4日至9月9日共持續98天，累計耗電量約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
超聲波熱量表所採集的累計耗冷量約15637kW，日耗熱冷約160kW，單位面積日耗冷量約0.45kW，若以連續製冷9h計算（每日8點自動開機，5點自動停機），單位面積冷負荷指標爲50W/㎡（通過地面輻射製冷，風機盤管末端僅起快速製冷並輔助除溼作用）。
