故城鄭口中學及家屬樓位于河北省衡水市故城縣,該??傉嫉孛娣e254畝,教學區占地190畝,建筑面積95000多平方米。家屬樓建筑面積約4.5萬平方米。原有供暖方式為燃氣鍋爐,運行費用較高,且全天分時段運行,供暖不連續,供暖季室溫無法達標,為在校師生與家屬樓居民帶來了很大困擾。
為了有效解決能耗高、費用高、效果差、舒適性低的供暖現狀,積極響應我國30·60雙碳戰略目標,鄭口中學引入卡林STS高效空氣源熱泵機組,為校區及家屬樓實現清潔能源集中供暖。
本項目配置51臺型號為KLKQ-STS/S-90/24(I)R3的卡林STS高效空氣源熱泵機組,2021年11月竣工并投入運行,實現冬季連續穩定供熱,室內溫度不低于18℃。
家屬樓建筑面積為44170平方米:其中1#-6#家屬樓為地暖系統,建筑面積為30000平方米,設置一套供暖系統(供暖系統1),共設置卡林STS空氣源熱泵機組16臺;7#、8#、平房部分為散熱器系統,建筑面積為14170平方米,設置一套供暖系統(供暖系統2),共設置卡林STS高溫型空氣源熱泵機組8臺。
校區供暖建筑面積為62100平方米,其中1#-6#宿舍樓、第二教學樓(散熱器部分)為散熱器系統,建筑面積約34000平米,設置一套供暖系統(供暖系統3),共設置卡林STS高溫型空氣源熱泵機組14臺;7#-9#宿舍樓,第二教學樓(地暖部分)、第三教學樓、綜合樓為地暖系統,建筑面積約28100平米,設置一套供暖系統(供暖系統4)共設置卡林STS空氣源熱泵機組13臺。
系統共計配置51臺STS空氣源熱泵替代原有燃氣鍋爐做為新的熱源設備,實現校區及家屬樓清潔能源集中供暖。
本次設計主要包括國家相關采暖空調通風設計標準,如下:
1.《民用建筑供熱通風與空氣調節設計規范》 GB50736--2012;
2.《建筑給水排水設計規范》(GB50015-2019);
3.《商業或工業用及類似用途的熱泵熱水機》(GB/T 21362-2008);
4.《全國民用建筑工程設計技術措施》(暖通空調動力給水排水)
5.《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準》(JGJ 26-2010);
6.《通風與空調工程施工質量驗收規范》(GB50243-2016);
7.其他國家相關規范及技術標準。
經查全國民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范室外氣象參數,衡水市氣象參數如下:
項目 | 數值 | |
室外供暖計算溫度(℃) | -7.9 | 冬季 |
室外空調計算溫度(℃) | -10.4 | |
室外通風計算相對濕度(%) | -0.9 | |
室外平均風速(m/s) | 2 | |
大氣壓力(hPa) | 1024.9 |
根據現場實際勘察了解以及房屋的保溫情況,熱負荷按照36.7w/㎡進行計算。
計算結果如下:105000x36.7w/m2/1000=3854kW
根據負荷計算,設備選型如下:
序號 | 名稱 | 總需求 | 機組型號 | 參數 | 數量(臺) | 備注 |
1 | STS空氣源熱泵機組 | 總熱負荷3854KW | KLKQ-STS/S-90/24(I)R3 |
名義制熱量:98KW 電功率:24KW |
51 | |
2 | 循環水泵 | CHP-1/2 | TD150-22G/4 |
流量200t/h,揚程22m, 功率18.5kW,一用一備; |
2 | 供暖系統1 |
3 | 循環水泵 | CHP-3/4 | TD150-22G/4 |
流量120t/h,揚程24.9m, 功率15kW;一用一備; |
2 | 供暖系統2 |
4 | 循環水泵 | CHP-7/8 | TD150-22G/4 |
流量200t/h,揚程22m, 功率18.5kW,一用一備; |
2 | 供暖系統3 |
5 | 循環水泵 | CHP-5/6 | TD150-22G/4 |
流量120t/h,揚程24.9m, 功率15kW;一用一備; |
2 | 供暖系統4 |
序號 | 冬季采暖形式 | 單位 | 卡林STS空氣源熱泵 | 燃氣鍋爐 | 備注 |
1 | 能源種類 | - | 電能 | 電能+燃氣 | |
2 | 供熱總負荷 | kW | 3854 | 3854 | |
3 | 全年耗熱量 | 萬kWh | 675.6 | 675.6 | |
4 | 全年耗能量 | 萬kWh | 225.2 | 15.9 | 耗電量 |
萬Nm3 | / | 83.9 | 耗氣量 | ||
5 | 全年運行費用 | 萬元 | 112.6 | 301.6 | |
6 | 單位面積采暖費用 | 元/㎡ | 10.7 | 28.7 | |
7 | 間接CO2排放 | tCO2/年 | 1308.5 | 1673.4 |
注:
1.能源價格:電價0.50元/度;氣價3.5元/m3;燃氣的熱值按35.1MJ/kg;冬季運行時間120天;
2.根據《企業溫室氣體排放核算方法與報告指南 發電設施》(環辦氣候〔2021〕9號),全國電網排放因子為0.5810tCO2/MWh。天然氣為1.88kgCO2/Nm3。
1)節能
原燃氣鍋爐供暖系統運行費用為28.7元/(㎡·供暖季)(天然氣價格3.5元/m3),改造后,空氣源熱泵供暖系統運行費用為10.7元/(㎡·供暖季)(電價0.50元/KWh)與原系統相比,每年運行費用減少18.0元/(㎡·供暖季),節約62.7%的運行費用。
2)環保減排
CO2排放量按2018年全國度電平均碳排放系數0.592 kg CO2/kWh計算,比改造前減少21.8%。大氣污染物排放:改造后熱泵供暖系統使用現場為大氣污染物為零排放,間接產生的NOx排放量比改造前燃氣鍋爐減少70.4%,PM2.5排放量比改造前減少11.7%。
歷經上一個完整供暖季的實踐驗證,卡林STS高效空氣源熱泵為鄭口中學及家屬樓用戶營造了溫暖舒適、清潔環保的工作生活環境,且大幅度降低了供暖設備的運行費用,印證了空氣源熱泵代煤、代氣是助力國家實現減碳的有效途徑。
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