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热泵+风盘供热制冷项目在山东农业大棚的系统设计和节能分析

 热泵市场 2021-06-30

山东某市的现代农业大棚,内部植物为热带水果、果类菜、叶菜和花卉等等,采用超低温空气源热泵机组,为大棚提供采暖和制冷需求,很好地满足了各种植物的生长温度需求,目前所有植物长势良好。

该大棚的管理员对空气能的运行效果十分满意,表示:“机组调试好后,基本就不用管了,很好地满足了大棚内各种植物的温度要求,操作起来非常简单方便,大棚集中控制室电脑上也有运行数据,同时手机下载了APP软件,平时没事就在手机看看进出水温什么的。”

一、项目情况

该项目为现代农业大棚,采暖制冷项目。大棚建在半山的斜坡上,分为两个温室大棚:

第一个温室大棚:长72米,宽36米,高6米;第二个温室大棚比较特殊:边长为28米正六边形,高8米,内部植物为热带植物、果类菜、叶菜和花卉提供热源采暖。

大棚顶部覆盖5+5夹胶钢化玻璃,四周为5-6-5中空玻璃。应用时间:全年;应用温度:冬季全天保持16℃,夏季温度不超过30℃;末端:风机盘管。 

二、设计说明

主要依据国家规范、行业标准,按照舒适环保、经济实用、高效可靠、豪华美观、操作简便、维护便利的原则,提供本项目采暖方案。

《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB50736-2012));《建筑给水排水设计规范(GB50015—2003)》;《暖通供暖及热水系统选用与安装(06SS127)》;《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003;《建筑电气安装工程施工质量验收规范》GB 50303-2002;《层面工程技术规范》GB 50345-2012;《钢结构工程施工质量及验收规范》GB 50205-2001;《室外给水设计规范》GB50013-2006;《建筑结构载荷规范》GB 5009-2001;《温室加热系统设计规范》JB/T10297—2001。

三、种植温室大棚大棚设计参数依据

1、室外计算温度

表1:室外设计温度推荐值/℃

2、室内设定温度

温室采暖室内设计温度温室采暖室内设计温度是温室内应该保证(在采暖设计条件下)达到的最低温度。

表2:温室常见果菜的适宜温度范围/℃

摘自:中华人民共和国机械行业标准JB/T10297--2001《温室加热系统设计规范》。根据推荐值标准以及客户需求,冬季大棚温度维持在16℃,冬季大棚温度不超过30℃。

四、设备选型计算

4.1 环境参数

冬季供暖计算温度:-12℃;极限最低温度:-16℃

气候特征:该大棚地处温带,属于暖温带湿润季风区大陆性气候,四季分明,冬无严寒,夏无酷暑,非常潮湿。年均气温12.7℃,无霜期223天,年平均日照2533小时,年均降水量874毫米。夏季高温多雨,最热8月平均气温25.7℃左右;冬季寒冷少雨,最冷1月平均气温-1.5℃左右。多年极端最高气温在40.6~41.4℃之间,极端最低气温在-20.1~-13.8℃之间。

4.2机组COP曲线表

4.3机组的选型与计算

1.负荷计算

Qr=q×s

式中:Qr—采暖总负荷,kW,求值;s—实际采暖面积,m2;q—单位面积采暖负荷,w/m2;

参考采暖规范,结合客户要求及实际建筑保温情况,设计采暖负荷为500W/m2,温室大棚1空气能机组的选型计算:Qr1=2592m2X500W/m2÷1000=1296kW;

温室大棚2空气能机组的选型计算:Qr2=2036m2X500W/m2÷1000=1018kW。

2.设备选型配比

根据实际情况,建议选用50P超低温恒温冷暖机。50P超低温恒温冷暖机额定制热量为188kw,参考cop曲线图,机组名义制热量(-12℃工况)为98kw,因此机组选型台数为:N1=(Qr1+Qr2)/W=(1296kW+1018kW)/98KW≈24台。

经计算:该现代农业采暖制冷项目需50P超低温空气源热泵24台。

六、经济效益分析

温室大棚冬季采暖需要消耗大量能源,有人指出,温室采暖的燃油消耗量和温室生产的蔬菜干物质之比是5:1或10:1,能量大量消耗,利用率仅为40%~50%。

我国除热带地区的温室冬季生产不需要加温外,大部分地区冬季都比较寒冷,有的地区严寒期甚至长达120~200天,要保证种植作物的正常生长和发育,温室生产,都必须配置加温,人工补充热量。

根据所在地区不同,温室加温的时间也长短不一,东北地区加温时间大约需要5~6个月,华北地区需要3~5个月。

一般的连栋温室采暖年耗煤量约为90~150kg/m2,燃煤成本占整个生产成本的30%~50%。设计不合理的温室或地处严寒地区的温室,加温耗煤可能会远远超出上述指标,如沈阳市1996年引进的荷兰大型连栋温室,冬季种植花卉耗煤达2300t/hm2,相当于耗煤230kg/m2之多。因此,能量消耗大是影响大型温室经济效益的重要因素之一。

空气源热泵机组的运行费用是目前所有的设备中最低的,比太阳能节能35%,比油锅炉节能60%,比燃气锅炉节省50%。

表3:各种采暖性能比较

空气源热泵节能效果明显,其能效比COP在20℃时达到4.0以上,而燃气锅炉机组的热效率最多能达到0.8,一般情况在0.75以下。也就是说空气源热泵消耗1个单位的能量,能产生4个单位以上的热量转化成热水。

而燃气炉消耗1个单位的能量,才能产生0.70~0.80个单位的热量。由此可见空气源热泵能以最小的能源获得最大的经济效益,比燃气炉效率高得多。适合长期投资。

因此,从成本效益及环境方面看,空气源热泵机组是节能行业最经济实用的,使用寿命长、维护简单,以电作为能源,会自动根据设定温度值控制启、停,无需专人看管,且动作件少,维护简单。

七、运行效果和客户评价

夏季运行数据:主机负责总进出水温度,末端风盘根据实际种植品种来调节风盘温度;

进水温度:15℃,出水温度:11℃;

目前种植的水果有:火龙果、西瓜、圣女果、黄瓜、香蕉、沙田、柠檬等等;植物有一些亚热带植物。

另外,该项目还有一个特点是噪音小。24台机组运行起来基本没有噪音,大棚一般建在比较偏僻安静的地方,要是噪音大了很难接受。

八、超低温空气源热泵机组五大核心优势

四季沐歌空气源热泵机组采用高效柔性涡旋压缩机,且创新性地将多联机中压缩机并联技术应用于系统中,机组运转稳定、可靠,使用寿命长达15年;采用目前业内最先进的微电脑控制芯片,集系统所有控制于一体,更加智能化,产品适用于-25~43℃,一年四季全天候工作,不受阴雨等恶劣天气的影响;可用于酒店、宾馆、学校、医院、工矿、桑拿浴室、美容院、游泳池、温室、住宅小区、别墅等城所;可单独使用,亦可集中使用,不同的供热要求可选择不同的产品系列和安装设计。

1.恒温采暖三大智控技术

1)一键运行精准控温。机器内置15个温度探头,监控出水温度、回水温度、室内温度、压缩机排气温度,全方位的采集机器运行数据,智能化分析控制机器运行参数,保证精准控温。

2)极速化霜热量低耗。创新性的采用PID三态化霜技术,综合环境温度、外盘管温度、压缩机运行时间三项参数,智能判断蒸发器结霜情况,日本华鹭四通阀,化霜迅速、干净,耗能低。

3)制热热量稳定。机器内置温度、压力等各种检测工具,实时监控机组运行情况,多达20项保护功能,保证机组正常运行。

2.EVI强热涡旋技术

EVI强热涡旋专利技术,特有的喷气增焓设计,增加20%的冷媒循环量,一台压缩机实现双级压缩,克服低温环境制热效果差的问题,制热效果更强劲。-30℃正常快速启动,有效满足寒冷地区制热需求,热水温度可达55℃。

3.360°监控技术

内置高压开关、低压开关、电源检测装置、15个温度探头,更有高低压保护、电源保护、吸收气温度保护、防冻保护等20个保护项,保证机器稳定运行。

4.智能电控技术

水温10℃~55℃自由设定,水温恒定,满足舒适采暖需求;峰谷电节能设置,三段定时开关机;掉电记忆功能,机器会记录机组运行状态,即使意外断电,来电后即可自动恢复到断电前状态。

5.多重降噪技术

全机内贴波浪形吸音棉、钣金结合处增加减震垫、压缩机外包吸音腔、外转子电机,专用风道。

6.集中控制和手机远程控制系统

系统采用模块多联控制技术,一个操作板控制多台机组:采用模块多联控制技术,最多可以将16台机组组合成一套模块控制系统,一个操作板就可以控制16台系统,形成主子模块控制系统。

手机或者电脑随时查看或者控制机组运行状态:只要手机或者电脑下载四季沐歌空气能APP软件,就可以随时随地查看数据,机组的运行状态一目了然,同时可以通过手机或者电脑控制机组的开/停,机组的故障会及时上传到手机或者电脑,因此售后有保障。

手机或者电脑随时查看或者控制机组运行状态:只要手机或者电脑下载四季沐歌空气能APP软件,就可以随时随地查看数据,机组的运行状态一目了然,同时可以通过手机或者电脑控制机组的开/停,机组的故障会及时上传到手机或者电脑,因此售后有保障。


版权:图文由四季沐歌提供,特此致谢。

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