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热能的新时代：皇后码头热泵  陈讲运清洁能源 原创 2022-10-29 07:18 · 来自北京 热能的新时代：皇后码头热泵 格拉斯哥皇后码头热网的大规模氨水源热泵有望使新建筑和现有建筑的热量脱碳。维塔能源的李莫兰描述了该计划 发表于 7月 2021年 虽然对新建项目的大型水源热泵有相当大的热情，但它们并不总是被认为适合使用传统二次侧供暖系统的改造建筑。然而，通过正确的设计，它们对于大多数项目来说都是一种智能解决方案，或者 - 例如由西邓巴顿郡议会委托的皇后码头项目 - 新建和改造连接的混合。 皇后码头能源解决方案有两台2.65MW氨水源热泵，由星光制冷公司建造，还有一台130米3低碳系统的核心是热存储。这提供了每年51，000MWh的热量需求的约80%，其余部分由备用燃气锅炉提供。随着扩建的进行和热量需求的增加，还可以添加两个热泵。 色彩斑斓的烟囱包含热泵通风系统，并包括紧急氨吹扫系统，可确保有足够的分散性，并且在发生泄漏时不会影响当地人。三个锅炉烟道也终止于烟囱。 皇后码头盆地安装了一个河水抽取系统，该系统从克莱德河取水并通过热泵循环，然后将其返回河流，并规定其返回的温度不能超过其原始抽取温度的3K以上。 热泵将河流的潜热转化为低温热水，通过1.5公里的区域供热网络为23公顷的开发项目提供服务。它最终将为1，200个家庭以及支持这些家庭所需的相关基础设施提供服务，例如医疗中心和商业设施。 项目团队 客户：西邓巴顿郡议会 开发商：CRL和黎明发展 热泵制造商：明星制冷 性能规格：拉姆博尔 概念设计：豪利能源和水 - 与兰博尔合作的原始概念（抽象等） 建筑师：ADF建筑师事务所 土木结构工程师：古德森建筑设计事务所 提供混合区域供热系统 虽然热泵能够在80°C+下供热，但人们强烈要求尽可能降低低温热水（LTHW）流动温度，因为每减少1K，热泵效率就会提高1.5%。这给设计人员带来了一个两难境地，他们需要保持相对较高的温度以满足现有建筑的需求，但又要足够低，以便从泵中获得最大的效率。 燃气锅炉所服务的历史供暖系统在82°C的流量和71°C的回流温度下运行，这意味着区域供热方案中通常使用高达90°C的初级流量温度，以满足液压断路的这一要求，例如板式换热器。 对现有系统的详细审查得出的结论是，这些建筑物可以在75°C流量和60°C回流下运行，而新建筑物的设计可以在70°C和45°C回流下运行。天气补偿可以降低夏季温度，从而进一步提高效率。 皇后码头2.65MW氨水源热泵 流动温度必须足够高，以满足四座改造建筑的需求，但由于这些建筑占需求的10%，它们不会对整体网络配电温度产生太大影响，我们仍然可以优先考虑整体系统效率。 如果负载平衡倾向于更高的改造百分比，那么倒数将为真。然而，通过天气补偿降低温度对于确保系统能够满足生活热水生产以及任何专业需求（如医疗保健巴氏杀菌）非常重要。 通过这种新建和改造的混合，我们的设计师实现了3.1的性能系数，使其比传统解决方案（如燃气锅炉或热电联产）效率更高。 构建数据模型 最初，该开发项目有以下锚载建筑：奥罗拉大厦，克莱德班克学院，泰坦，休闲中心和皇后码头护理院。它将创建新建的物业，例如1，200套房屋，但未来有机会纳入大量现有建筑库存。 预测开发项目的能源需求是困难的，但是必要的，因为它决定了工厂、设备和区域能源网络的规模。对于新建连接，根据建筑设计了解热需求相对简单 - 例如，通过查看U值- 但居住者可以通过多种方式使用能源，这会影响他们的年度能源需求和概况。 现有建筑物的能源数据很少以构建详细能源配置文件所需的粒度提供，因此计算通常包含经验，以找到具有固有灵活性的解决方案，可以处理所有可能的情况。 了解峰值负荷以调整能源中心工厂的规模是所有区域能源设计师必须考虑的事情。然而，真正的挑战是了解整个网络的各种能源分布，以选择最合适的水源热泵和蓄热，以实现显着的热分数。 这意味着准确预测所有互联建筑的能源需求，以及整个网络的多样性。如果没有这些，水源热泵的尺寸可能不正确：太大，无法有效运行;太小，碳节约将无法实现。 灵活的解决方案 设计新的建筑物和物业以连接到在较低温度下运行的区域能源系统相对简单。建筑法规通过改善U值和降低渗透率来帮助减少建筑物的热损失 - 所有这些都意味着可以在较低的温度下实现热舒适性。 现有建筑物，特别是老化的建筑物，通常具有较高的热损失和渗透率，因此需要更高的温度才能达到相同的热舒适度。 只有在对空间加热发射器（如散热器、风机盘管和空气处理装置盘管）进行全面评估后，才能将这些建筑物连接到工作温度较低的网络，以确保实现热损失。 虽然皇后码头项目没有必要，但建筑结构的改进，如隔热和用双层玻璃窗取代单层玻璃窗，可以帮助减少热量损失，并且通常是一个明智的起点。 通常，较旧的LTHW系统具有通过3端口阀控制的恒容泵。这可能导致能量中心的高回流温度，并导致系统无法按设计运行或关闭。反过来，这可能导致网络损耗增加，燃气锅炉的贡献也更高。 将这些3端口系统转换为2端口系统，采用压力无关控制阀，可确保良好的控制和低返回温度，尽管通常需要改变泵的控制理念，从恒定体积到可变体积，通常需要为所有泵引入逆变器。 另一个考虑因素是生活热水。CIBSE/分散式能源协会热网行为准则（CP1）最近降低了住宅物业所需的温度。 然而，商业和医疗保健建筑有不同的温度要求，这些要求会影响最低网络温度。这特别适用于夏季运行条件，即最低天气补偿温度。 热泵就绪型高炉 许多传统的热界面装置（HIU）无法在较低温度下高效运行。虽然皇后码头开发项目的流动温度将高达80°C，但这将是罕见的，在温暖的夏季 - 当供暖需求很少时 - 它将降至60°C。 为了提高这些参数的效率，有必要设计一个热泵就绪的HIU，带有智能核心，可以监测流动温度和生活热水温度的变化，并进行补偿以确保最佳性能。 抽水泵从克莱德河抽水 维塔尔能源花了两年时间开发新技术以满足这些要求。虽然它在设计时考虑了下一代区域供热系统，但它可以在更高的温度下高效运行。 这一点，加上它对温度变化做出反应的能力，意味着它将在整个季节的流速变化时保持优化，为项目提供实时优化。 副设计总监Ian Spencer说：“温度降低意味着损失减少 - 虽然单个HIU产生的损失相对较小，但当你将其乘以1，200并在20年内运行时，它可以显着节省运营成本和碳。 改造和新建性能 对建筑物的能源系统的审查对于了解使其与低温区域能源系统兼容所需的变化至关重要。这与对历史能源消耗的调查相结合，开始描绘出必要的画面，但历史上热排放器和过时的控制系统的超大尺寸实际上可以提供一种好处，因为它们减少了更换二次侧加热系统的需求。 改进的标准和技术的进步意味着只有几年历史的建筑物与目前的建筑物相比可能很差。皇后码头开发项目的建筑物已有几十年的历史，但由于其结构结构和现有的供暖系统设计，我们需要能够提供80°C的流动温度和60°C的回流温度。 在新建筑中，我们可以对设计进行输入，我们可以提供70°C和45°C的流量，从而降低温度和提高温差。 在设计过程中，改造需要更多的考虑，但我们相信皇后码头证明了热泵对所有年龄段的建筑物都是可行的。降低温度，同时改善绝缘、发射器和控制，可以是一种非常有效的能源解决方案。 关于作者 李·莫兰是设计总监，运营 - 北部和苏格兰在维塔能源 搜索 |
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