密云司馬臺(tái)新村建設(shè)工程是北京市政府和密云縣政府新農(nóng)村建設(shè)的重點(diǎn)項(xiàng)目，位于北京市水源所在地密云縣的古北口鎮(zhèn)司馬臺(tái)村，總建筑面積77525㎡。
該項(xiàng)目所在地在我國(guó)熱工分區(qū)圖上屬于寒冷地區(qū)，冬季供暖是人民生活必備的基礎(chǔ)設(shè)施，但由于集中供熱設(shè)施無(wú)法覆蓋到司馬臺(tái)新村，且若采用直接電采暖方式，一次能源利用率太低，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地考察以及可持續(xù)發(fā)展的要求，選用“低溫空氣源熱泵+地板輻射供暖”系統(tǒng)方案。
一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介
根據(jù)司馬臺(tái)新村各戶型特點(diǎn)和建筑面積，項(xiàng)目選用低溫空氣源熱泵機(jī)組，共計(jì)596套。從空氣中吸收低位免費(fèi)熱能，用于室內(nèi)供暖的熱量供給源，滿足冬季供暖需求。
二、實(shí)際運(yùn)行測(cè)試
測(cè)試方為北京市建委旗下的北京市房地產(chǎn)科學(xué)技術(shù)研究所，測(cè)試戶型為167㎡的別墅，此戶型配置的主機(jī)型號(hào)為HSLR-D-23(S)E，該機(jī)組在標(biāo)準(zhǔn)工況下(7℃)時(shí)的供熱量為23.8KW，功率為7.26KW。數(shù)據(jù)記錄日期為2013年11月26日—2014年1月13日。測(cè)試日期室內(nèi)外溫度變化情況如圖2-1所示。
圖2-1 室內(nèi)溫度測(cè)點(diǎn)與室外溫度隨日期變化
采用的熱量計(jì)通過(guò)熱量累計(jì)功能自動(dòng)記錄每小時(shí)的供熱量，測(cè)試期間每小時(shí)供熱量如圖2-2所示。
圖2-2 供熱量隨日期變化
由于該系統(tǒng)采用了控制回水溫度范圍的控制策略，回水的溫度范圍可根據(jù)個(gè)人的舒適度要求自行設(shè)定上下限，因此該系統(tǒng)通過(guò)間歇運(yùn)行可以保持供回水溫度隨日起變化的波動(dòng)性較小，如圖2-3所示。
圖2-3 供回水溫度隨日期的變化
整個(gè)的測(cè)試期間系統(tǒng)的綜合COP平均達(dá)到3.1，最冷天的COP為2.6，其中綜合COP是指總供熱量除以總耗電量。測(cè)試期間平均供熱負(fù)荷33.4W/㎡，最冷天供熱負(fù)荷41.1W/㎡，如圖2-4所示。
圖2-4 系統(tǒng)綜合COP隨日期的變化
針對(duì)最冷天的供熱量和耗電量進(jìn)行分析(1月2日)，最冷天耗電量為70.5KWh，供熱量為183.3KWh，當(dāng)日綜合COP為2.6，供熱能耗為41.1W/㎡。該日逐時(shí)耗電量如圖2-5所示，逐時(shí)供熱量如圖2-6所示，系統(tǒng)綜合COP逐時(shí)變化如圖2-7所示。
圖2-5 最冷天逐時(shí)耗電量
圖2-6 最冷天逐時(shí)的供熱量
圖2-7 最冷天逐時(shí)的綜合COP
三、項(xiàng)目評(píng)價(jià)
(1)由于采用了空氣源熱泵+輻射地板的方式，用戶供回水溫度降低，提升了熱泵COP，該項(xiàng)目的綜合COP為3.0。
(2)由于每戶機(jī)組獨(dú)立運(yùn)行，熱泵靈活性比集中供熱更好。
(3)運(yùn)行方式上采用控制用戶回水溫度啟停熱泵的控制策略，因此室外溫度變化對(duì)用戶供回水溫度影響不大，保證熱泵穩(wěn)定高效運(yùn)行。
(4)該項(xiàng)目得到政府的電價(jià)優(yōu)惠政策支持，實(shí)行峰谷電價(jià)，平電0.49元/kWh，谷電0.3元/kWh。整個(gè)供暖季的實(shí)際運(yùn)行費(fèi)用22.8元/㎡，大大提高了利用電能采暖的效率，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
(5)從節(jié)能和減排兩方面評(píng)價(jià)該項(xiàng)目。
在節(jié)能方面，該測(cè)試對(duì)象全年供熱量為54.7GJ，全年耗電為5161.4kWh，耗電量折合標(biāo)煤1656.8kg(按全國(guó)平均供電煤耗321gce/kWh)。如果采用燃煤鍋爐代替熱泵，則需要消耗標(biāo)煤2188.0kg(按燃煤咕嚕能耗40kgce/GJ)，因此該項(xiàng)目每年節(jié)約標(biāo)煤531.2kg。
在減排方面，對(duì)當(dāng)?shù)匚廴镜臏p排量，可認(rèn)為同樣供熱量下燃煤鍋爐的污染物排放量，即消耗標(biāo)煤2188.0kg的鍋爐排放量。依據(jù)每噸標(biāo)煤排放二氧化碳約2.6t、二氧化硫約24kg、碳氧化合物約7kg(能源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)匯編，國(guó)家計(jì)委能源所，1999.1)，經(jīng)計(jì)算，減少二氧化碳5.7t、二氧化硫52.5kg、氮氧化物15.3kg。
就絕對(duì)減排量而言，由于空氣源熱泵消耗電力，而火力發(fā)電存在污染物排放，因此絕對(duì)減排量為燃煤鍋爐耗煤量與熱泵耗電折合標(biāo)煤量之差，此時(shí)節(jié)煤量為531.2kg，對(duì)應(yīng)減排二氧化碳為1.4t、減排二氧化硫?yàn)?2..7kg、減排氮氧化物為3.7kg。
(6)從系統(tǒng)初投資、運(yùn)行費(fèi)用、資源依賴程度、環(huán)境友好程度、系統(tǒng)簡(jiǎn)便性、舒適性上綜合考慮，該技術(shù)尤其適用于市區(qū)內(nèi)多層住宅、2萬(wàn)㎡以下的商用及辦公建筑和郊區(qū)的獨(dú)棟及聯(lián)排別墅等。一方面滿足用戶對(duì)舒適、經(jīng)濟(jì)環(huán)保、調(diào)節(jié)方便的供暖服務(wù)的需求;另一方面可以解決集中供熱設(shè)施無(wú)法覆蓋且有供熱需求場(chǎng)所的采暖問(wèn)題。
