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河北故城鄭口中學及家屬樓熱力運營項目

項目背景介紹

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℃。

1. 工程概況

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。

河北故城鄭口中學及家屬樓熱力運營項目

2.設計依據——國家規范及圖集

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

3.負荷計算

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

河北故城鄭口中學及家屬樓熱力運營項目

4.設備選型

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

5. 運行費用對比分析

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%。

6.項目效果

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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