北京某工业园热泵 + 市政蒸汽双热源集中供暖项目

　　设计方案

　　中和工业园位于北京市经济技术开发区中和街16号，分为一期和二期建筑，共计47000余平方米。其中一期建筑为工业厂房， 建筑高度不超过15米，供暖面积达23800平方米；二期建筑为商用办公，地上7层，地下2层，供暖面积18000平方米。项目主要能源种类为电力、市政热力，电力主要用于客户办公、换热站、动力设备、公共照明、分体空调，市政蒸汽主要用于客户供暖。项目换热站位于工业园一期一层，换热站近三年蒸汽平均消耗3764吨，蒸汽单价为392吨，换热站近三年用电量为137263kWh,电费均价为0.87元/kWh。中和工业园近三年供暖成本平均为159.49万元。项目设置中心变配电站，自市政供电系统引入双路10kV高压供电线路，并通过2组变压器，变压至380V后向园区用户供电。变压器型号为SCB10,单台额定容量为1000kVA。1台变压器闲置未启用。

　　甲方要求

　　·引入清洁高效能源，利用超低温高效空气源热泵进一步降低供暖成本，实现能源节约。

　　·合理设计空气源热泵使用台数，考虑放置场地空间，投资成本，避免设备投入过多， 造成投资成本过高，投资回收期过长，设备冗余和闲置。

　　·原有市政蒸汽换热系统不能废弃，要继续使用，避免空气源热泵系统出现问题时，园区无法供暖。

　　·建设智慧供暖系统，可实现远程监控，可在工作站实时监控其运行参数，并可根据监测参数优化其控制策略，实现其节能运行。

　　·评估空气源热泵放置区域承重能否满足空气源热泵承重需求。

　　·评估园区变压器剩余负荷容量，剩余负荷容量是否满足改造设备用电需求。

　　·保障客户供暖品质，楼内供暖季温度不得低于20度。

　　·提高项目供热运行人员工作效率、降低人员工程强度，通过智慧供暖系统实现设备的手动控制升级为系统自动智能控制。

　　系统配置

　　项目供暖系统由市政蒸汽热源通过换热站，换热后向各分区建筑输送热能。换热站内，蒸汽换热系统分成一期系统和二期系统两组。一期换热系统，又分成一区和二区两组供暖水循环。自换热站至各建筑分区，分成一期一区、一期二区和二期三个供暖循环。

　　一期供暖循环3台循环水泵两用一备，对应2套换热器，通过分集水器向一区和二区供暖。二期供暖循环4台水泵对应4套换热器，两用两备。一期工业建筑全部采用供暖散热器实现供暖，设计供暖供水温度为60℃,考虑到不同天气的负荷变化，供水温度应在45-60℃间调整。二期商业办公建筑则采用风机盘管实现供暖，设计供暖供水温度为50℃,考虑到不同天气的负荷变化，供水温度应在38-50℃间调整。

　　换热站设备信息统计如下表所示：

　　设计方案

　　本项目为供暖系统双热源节能改造，改造内容主要为新增空气源热泵机组，机房内管路 增加压力、温度、流量传感器，蒸汽主管道增加物联网蒸汽电动调节阀，二次侧回水管道增 加电动调节阀，建设智慧供暖系统，建设室外气象站，在最不利末端和重点客户区域增加NB物联网插座型测温装置。

　　·新增热源选型设计

　　冬季供暖热源由市政蒸汽更改为以空气源热泵为主的热源方式，原市政蒸汽仅在高寒期作为辅助热源。结合近3年蒸汽供暖数据，计算初寒期、末寒期建筑平均单位面积热负荷为37W/m²,总负荷为1550kW。根据负荷选择10台CLH-E1550/SN1-H低温空气源热泵·新增热源配电设计

　　建筑仅有一个变配电站，变压器剩余余量如上表所示，新接入的10台空气源热泵机组满负荷状态下额定用电总功率为418.9kW。单台变压器安全剩余余量为170kW,为保障空气热泵机组接入后，变压器安全运行，空气源热泵分别在2台变压器低压备用开关上分组取电。

　　·新增热源流程设计

　　本项目新增空气源热泵经现场勘查后，拟定安装在换热站3层屋面，此位置经现场测量，面积完全符合热泵所需要求，屋面承重经专业结构检测单位依据建筑使用年限，设计图纸等资料进行评估，现有屋面承重可以满足空气源热泵放置要求，按照结构检测单位意见放置空气源热泵。供暖系统循环水泵采用原蒸汽供热系统二次侧循环水泵，供暖系统定压，补水等全部采用原供热系统。空气源热泵供回水主管道均为DN200无缝钢管，供暖供回水管道下翻至换热站，到换热站后各自分出两路，供暖主管道一路与一期二次侧供暖主管道接驳，供暖主管道另一路与二期二次侧供暖主管道接驳，供暖回水管道一路与一期二次侧回水主管道接驳，另一路与二期二次侧换热器与循环泵之间管道接驳，充分利用循环水泵扬程。

　　·新增智慧供暖平台设计

　　智慧供暖平台采用气候补偿、分时控制、可根据需求侧变化和控制策略对供暖系统进行优化控制，使供暖系统能够跟随气候及负荷变化及时调整控制目标，以达到满足客户舒适度又节约能源的目的。平台采用自动化技术、信息化技术和集中管理模式，借助智能数据采集传输网络获取整个供暖系统的参数、信息和能源数据，对供暖系统的生产、输配、消耗各环 节实施动态监控和信息化管理，实时进行能效分析与评价，制度能源调度策略和方案，实现 了资源充分利用，减少能源浪费，提高管理效率的目的。

　　实际使用效果

　　节能减排改造前：换热站近三年蒸汽平均消耗3764吨蒸汽，换热站近三年用电量为137263kWh, 依据《综合能耗计算通则》(GB/T 2589-2020)和《二氧化碳排放核算和报告要求服务 业》(DB11/T 1785—2020),换热站能耗折合标煤约339.23tce,折合二氧化碳排放约1122.17tCO2。改造后：2022年11月至2023年3月换热站蒸汽消耗1194吨，用电量为615942kWh,折 合标煤为177.95tce,折合二氧化碳排放约701.67tCO2。节能减排：节约标煤161.28tce,节约比例47.5%;减少二氧化碳排放420.5tCO2,减 排率37.5%。节省费用：改造后较改造前，蒸汽节约2570吨，用电量增长478679kWh,蒸汽单价392元/吨，用电量单价为0.87元/kWh,蒸汽节费1007440元，电力增加416450.73元，合计节费590989.27元。用户评价供暖品质方面：改造后室内温度无明显变化，室温维持在20~25度之间，室温符合北京市供暖标准。清洁环保方面：空气源热泵取暖，舒适、干净、方便。供暖灵活性方面：解决了非市政热力供暖时间而不能供暖的问题，可以根据用户要求提早供暖或者延长供暖时间。