返回旧版 投稿申请 侵权申诉 设为首页 添加书签
今日导读
首页 > 工程案例 > 正文
【探讨】北京山区户用清洁取暖探索
太阳能产业资讯网 2018-10-23 15:01:35 分享至:
0
阅读:920 评论:0
[摘要]根据北京山区农村建筑特点,充分利用谷电补贴政策,综合考虑供热性能、初投资、运行费用等方面,采用谷电水蓄热的技术路线以及谷电水蓄热+太阳能光热两种技术路线,编制了方案。经过专家评议,我们提出的方案成为入选方案,进行了试点工作。

一、背景介绍

《北京市2013-2017年清洁空气行动计划》中居民煤改清洁能源提出的目标已经达成。东西城在2015年按要求实现无煤化;朝丰石海平原地区在2017年初也已基本实现无煤化。农村地区,2016年1至11月,北京市新增663个村庄共22.7万户使用清洁能源取暖;2017年,继续完成901个村的改造,其中“煤改电”村庄700个,“煤改气”村庄201个。

上述煤改清洁能源工作主要是针对北京平原地区,采用的技术方案以空气源热泵为主。山区地区相对于平原地区极端气温低、供暖周期长、住户较分散、基础设施差、收入水平低等特点,因此山区煤改清洁能源工作采取更加稳妥的试点方式。

2017年根据北京市农委的要求,“北京市山区农村居民清洁能源采暖试点方案”进行了公开征集。我们在编制方案时参考建筑每户100平方米。假设房屋做了外墙保温改造和窗体改造,建筑设计热负荷为80W/m2,全年平均负荷为40W/m2,设计室内温度18℃。采用软件模拟方式,得出了上述建筑的采暖期内逐月平均采暖负荷、月累计采暖负荷,作为方案设计的基础条件。

我们根据北京山区农村建筑特点,充分利用谷电补贴政策,综合考虑供热性能、初投资、运行费用等方面,采用谷电水蓄热的技术路线以及谷电水蓄热+太阳能光热两种技术路线,编制了方案。经过专家评议,我们提出的方案成为入选方案,进行了试点工作。

二、系统简介

1. 谷电水蓄热系统介绍-运行原理

谷电水蓄热采暖系统在低谷电时段(20:00-8:00),开启电加热器加热,水箱加热并储热,水箱同时提供供暖用热;在非谷电时段,优先利用水箱蓄热供热,在水箱蓄热不能满足供热需求时,启动电加热供热。在寒冷极端天气情况,水箱蓄热不能满足全天供热需求时,根据水箱温度自动启动电加热进行保障性供暖。根据室温要求,控制器自动启停采暖循环泵,保证采暖舒适度。室温可以分时段和运行模式人工设定,也可以选装相关模块与云监控平台连接,利用手机app控制或平台智能控制,从而实现智能化和行为节能。

太阳能资讯:北京山区户用清洁取暖探索


太阳能资讯:北京山区户用清洁取暖探索

产品照片

2. 谷电水蓄热+太阳能光热系统介绍-运行原理

谷电水蓄热+太阳能光热系统是在谷电水蓄热基础上发展而来的,谷电时段运行原理同谷电水蓄热系统,非谷电时段利用温差循环进行太阳能集热。通过采暖供水位置选择/电加热合理布置等技术手段,利用水箱温度分层实现单水箱蓄热+集热。这样可以优先利用太阳能来提供采暖热量,进一步降低运行费用,当然由于成本及布置面积所限,太阳能保证率有限。根据室温要求,控制器自动启停采暖循环泵,保证采暖舒适度。室温可以分时段和运行模式人工设定,也可以选装相关模块与云监控平台连接,利用手机app控制或平台智能控制,从而实现智能化和行为节能。

太阳能资讯:北京山区户用清洁取暖探索

系统照片

三、关键技术及创新点

1.谷电水蓄热系统采用两个蓄热水箱,每个水箱直径小于门的宽度,安装时水箱可放置在室内,解决了水箱防冻,减小了水箱的外表散热,并且水箱散热也用于设备间供暖。

谷电水蓄热+太阳能光热系统这样可以优先利用太阳能来提供采暖热量,进一步降低运行费用

2.谷电水蓄热+太阳能光热系统从降低成本及提高蓄热利用率角度出发,通过采暖供水位置选择/电加热合理布置等技术手段,利用水箱温度分层实现单水箱蓄热。

3.谷电水蓄热+太阳能光热系统带有内部换热器,在采暖季以外可以提供充足的生活热水。

4.冷凝膨胀罐避免电加热器产生的水蒸气进入循环系统,保证系统安全运行,同时可提高水箱蓄热工作温度,提高蓄热量。

5.采用温度控制单元调节供水温度,并能保持供水温度恒定,不受蓄热水箱温度的影响,因此可适配不同采暖末端,并在不同时段保证供暖需求。

6.采用分时段和模式设定不同室温控制系统运行,实现智能化运行和行为节能。

7.系统装上选配件后可以与云监控平台连接,利用手机可以设定控制参数,监测系统运行,优化系统控制策略,提高采暖舒适度,减少使用费用。

四、试点案例情况介绍

北京市2017山区村庄“煤改清洁能源采暖”试点四户情况列表

太阳能资讯:北京山区户用清洁取暖探索

1.怀柔潘维钢家


太阳能资讯:北京山区户用清洁取暖探索

1)热负荷计算

采用“HDY-SMAD空调负荷计算及分析软件V4.0”,将整个建筑简化为一个房间,输入建筑信息,采取丰宁县(距项目实施地约40km)气象数据,计算得出设计条件下总采暖负荷8168W,单位面积采暖负荷为76.77w/m2。

太阳能资讯:北京山区户用清洁取暖探索


太阳能资讯:北京山区户用清洁取暖探索

2)室内采暖末端校核计算

原采用燃煤炉取暖,室内采暖末端为钢二柱散热器,规格为中心距600mm50*25型,原末端布置情况如图,分7个区域共布置138组。

太阳能资讯:北京山区户用清洁取暖探索

热源更换为储热式电锅炉后,设计采暖供水温度60℃,回水温度50℃,室内设计温度18℃。双管系统简化认为每组散热器进出口温度没有区别,简单按比例估算此时每组散热器散热量约为64W/组,总共138组散热器散热量为8832W。

3)设备选型计算

供热能力计算、水泵流量扬程计算、膨胀罐容积计算、储水箱容积计算等。

最终选定以CEH100型设备一套,供热能力9kW,储热水箱容积1000L。

4)运行效果

室内温度可以达到20℃,除运行费用比燃煤高以外,用户比较满意。具体以12.7-3.7日相关监测数据为例进行分析。

太阳能资讯:北京山区户用清洁取暖探索


太阳能资讯:北京山区户用清洁取暖探索

室内温度平均16.6℃,室温可以控制调节,农委要求提高室温后系统很快实现。

太阳能资讯:北京山区户用清洁取暖探索

耗电量平均129kWh,建筑采暖负荷较高,且设置不同室温对热负荷影响显著。

太阳能资讯:北京山区户用清洁取暖探索

谷电比例平均约为72%,比例相对不高,原因是热负荷较高,且受每户电负荷总量限制,因此充分利用低谷电必须是小面积户型。

2、延庆魏海臣家

太阳能资讯:北京山区户用清洁取暖探索

1)设备选型计算

供热能力计算、水泵流量扬程计算、膨胀罐容积计算、储水箱容积计算等。

最终选定以CEH100型设备一套,供热能力9kw,储热水箱容积1000L。

2)运行效果

室内温度可以达到20℃,长期运行室内平均温度约18 ℃,运行谷电比例在75%左右,除运行费用比燃煤高以外,用户比较满意。

太阳能资讯:北京山区户用清洁取暖探索

3、延庆崔富国家

太阳能资讯:北京山区户用清洁取暖探索

1)运行效果

室内温度可以满足用户需求,长期运行室内平均温度约15 ℃,运行谷电比例在50%左右,除运行费用比燃煤高以外,用户比较满意。

2)相关说明

用户本来承诺末端数间房间关闭阀门不采暖,实际运行时都是采暖的,因此谷电比例较低,运行费用较高。

太阳能资讯:北京山区户用清洁取暖探索

4、密云李贺风家


太阳能资讯:北京山区户用清洁取暖探索

户用电容量及谷电补贴不能落实,系统运行40天后停运,太阳能保证率约35%。

五、相关结论

谷电水蓄热系统试点工作是成功的,三户试点用户对系统整体性能都比较满意,监控系统数据也显示系统可以满足使用要求,只是运行费用相对于燃煤炉采暖系统较高。谷电水蓄热+太阳能光热系统由于谷电补贴问题,一户试点用户运行一段时间后停运,运行期间数据可以看出太阳能保证率约为35%。

从采暖面积来看,总采暖面积100m2以下都可以使用,但是总采暖面积变小,谷电供热所占比例增大,单位面积运行费用变少。因此,总采暖面积80m2以下比较适合。

从采暖末端来看,适用于现有的采暖末端(暖气片、地暖、风机盘管),不需改造;可根据末端和环境温度情况,调整供热温度和蓄能量;极端天气,设备输出不衰减。

从占地情况来看,设备布置时需要考虑管路连接及操作空间。谷电水蓄热设备原想布置在室内,但是由于基本都是取代原有布置在室外的燃煤采暖炉,且用户一般不愿意占用室内空间,所以设备都布置在室外,加装简易围挡遮盖。

从配电情况来看,设备需要保证220V/9kw以上的电力供应,并享受峰谷电补贴,才能保证设备正常运行,用户运行费用可以承受。

总之,谷电水蓄热以及谷电水蓄热+太阳能光热采暖初投资/运行费用相对较低、用户操作方便,适应现有采暖末端,供暖能力不随环境温度降低而衰减,适合在山区煤改电项目中推广使用。

来源:《中国太阳能工程》 作者:桑普能源科技有限公司 郝睿


全部评论
文明上网理性发言
用户:未登录