В области проектирования тепловых насосов с воздушным источником тепла и водонагревателей компания Hien, «старший брат», зарекомендовала себя в отрасли благодаря своим сильным позициям и, демонстрируя практичность и надежность, успешно развивает направление тепловых насосов с воздушным источником тепла и водонагревателей. Наиболее убедительным доказательством этого является то, что проекты Hien в области тепловых насосов с воздушным источником тепла три года подряд получали награду «Лучшее применение тепловых насосов и многоэнергетических систем» на ежегодных собраниях китайской индустрии тепловых насосов.
В 2020 году проект компании Hien по энергосберегающему обслуживанию систем горячего водоснабжения в общежитии второй очереди Тайчжоуского университета провинции Цзянсу, реализованный по схеме BOT (строительство-эксплуатация-передача), получил награду «За лучшее применение тепловых насосов с воздушным источником тепла и многоэнергетической интеграции».
В 2021 году проект Хьена по созданию многоэнергетической системы горячего водоснабжения, сочетающей воздушный источник тепла, солнечную энергию и рекуперацию отработанного тепла, для ванной комнаты в Рунцзянъюане Цзянсуского университета получил награду «За лучшее применение теплового насоса и многоэнергетической системы».
27 июля 2022 года проект компании Hien по созданию системы горячего водоснабжения «Солнечная энергия + Аккумулятор энергии + Тепловой насос» для микроэнергетической сети в западном кампусе Ляочэнского университета в провинции Шаньдун получил награду «Лучшая разработка в области теплового насоса и многоэнергетического дополнения» на седьмом конкурсе проектов систем тепловых насосов в рамках конкурса «Кубок энергосбережения 2022».
Мы собрались здесь, чтобы с профессиональной точки зрения внимательно рассмотреть новейший отмеченный наградами проект Ляочэнского университета — систему горячего водоснабжения «Солнечная энергия + Аккумулятор энергии + Тепловой насос».
1. Технические проектные идеи
Проект представляет концепцию комплексного энергетического обслуживания, начиная с создания многоэнергетической сети и управления микроэнергетической сетью, и объединяет энергоснабжение (сетевое электроснабжение), выработку энергии (солнечная энергия), накопление энергии (сглаживание пиковых нагрузок), распределение энергии и потребление энергии (тепловые насосы, водяные насосы и т. д.) в микроэнергетическую сеть. Система горячего водоснабжения разработана с основной целью повышения комфорта использования тепла студентами. Она сочетает в себе энергосберегающий, стабильный и комфортный дизайн, чтобы достичь минимального энергопотребления, оптимальной стабильности и максимального комфорта использования воды студентами. В основе данной схемы лежат следующие особенности:
Уникальная системная конструкция. Проект представляет концепцию комплексного энергетического обслуживания и создает микроэнергетическую сеть для горячего водоснабжения, включающую внешнее электропитание + выработку энергии (солнечная энергия) + накопление энергии (аккумуляторная энергия) + тепловой насос для отопления. Он обеспечивает многоисточниковое энергоснабжение, сглаживание пиковых нагрузок и выработку тепла с максимальной энергоэффективностью.
Было спроектировано и установлено 120 солнечных модулей. Установленная мощность составляет 51,6 кВт, а вырабатываемая электроэнергия передается в систему распределения электроэнергии на крыше ванной комнаты для подключения к электросети.
Была спроектирована и установлена система накопления энергии мощностью 200 кВт. Режим работы — сглаживание пиковых нагрузок, а минимальные нагрузки используются в пиковый период. Это позволяет тепловым насосам работать в периоды высоких температур, повышая их энергоэффективность и снижая энергопотребление. Система накопления энергии подключена к распределительной сети для работы в режиме подключения к сети и автоматического сглаживания пиковых нагрузок.
Модульная конструкция. Использование расширяемой конструкции повышает гибкость масштабирования. В компоновке водонагревателя с воздушным источником тепла предусмотрено зарезервированное пространство для подключения. При недостаточном количестве нагревательного оборудования его можно расширить модульным способом.
Идея раздельного проектирования системы отопления и горячего водоснабжения позволяет обеспечить более стабильную подачу горячей воды и решить проблему перепадов температуры. Система спроектирована и установлена с тремя баками для нагрева воды и одним баком для горячего водоснабжения. Бак для нагрева воды запускается и работает в соответствии с заданным временем. После достижения температуры нагрева вода самотеком поступает в бак горячего водоснабжения. Бак горячего водоснабжения подает горячую воду в ванную комнату. Бак горячего водоснабжения только подает горячую воду, не нагревая ее, обеспечивая баланс температуры горячей воды. Когда температура горячей воды в баке горячего водоснабжения становится ниже температуры нагрева, включается термостатический блок, обеспечивающий поддержание заданной температуры горячей воды.
Регулирование напряжения с помощью частотного преобразователя сочетается с регулированием циркуляции горячей воды по таймеру. Когда температура горячей воды в трубе опускается ниже 46 ℃, температура воды в трубе автоматически повышается за счет циркуляции. Когда температура превышает 50 ℃, циркуляция прекращается, и вода поступает в модуль подачи воды под постоянным давлением, что обеспечивает минимальное энергопотребление насоса системы отопления. Основные технические характеристики приведены ниже:
Температура воды на выходе из системы отопления: 55℃
Температура воды в изолированном резервуаре: 52℃
Температура подаваемого на терминале водоснабжения: ≥45℃
Время подачи воды: 12 часов
Расчетная тепловая мощность: 12 000 человек в сутки, 40 л воды на человека, общая тепловая мощность 300 тонн в сутки.
Установленная мощность солнечных электростанций: более 50 кВт.
Установленная мощность накопителя энергии: 200 кВт
2. Состав проекта
Микроэнергетическая сеть системы горячего водоснабжения состоит из системы внешнего энергоснабжения, системы накопления энергии, системы солнечной энергии, системы горячего водоснабжения с использованием воздуха, системы отопления с поддержанием постоянной температуры и давления, системы автоматического управления и т. д.
Внешняя система энергоснабжения. Подстанция в западном кампусе подключена к электросети штата в качестве резервного источника энергии.
Солнечная энергетическая система. Она состоит из солнечных модулей, системы сбора постоянного тока, инвертора, системы управления переменным током и т. д. Осуществляет выработку электроэнергии, подключенной к сети, и регулирует потребление энергии.
Система хранения энергии. Основная функция — хранение энергии в периоды спада и подача электроэнергии в пиковые периоды.
Основные функции системы горячего водоснабжения с воздушным источником тепла. Водонагреватель с воздушным источником тепла используется для отопления и повышения температуры, обеспечивая студентов горячей водой для бытовых нужд.
Основные функции системы водоснабжения с постоянной температурой и давлением. Обеспечивает подачу горячей воды температурой 45–50 ℃ в ванную комнату и автоматически регулирует расход воды в зависимости от количества купающихся и объема потребления для достижения равномерного регулирования потока.
Основные функции системы автоматического управления. Система управления внешним источником питания, система горячего водоснабжения с воздушным источником, система управления солнечной электростанцией, система управления накопителем энергии, система поддержания постоянной температуры и постоянного водоснабжения и т. д. используются для автоматического управления работой и управления сглаживанием пиковых нагрузок в микроэнергетической сети, обеспечивая скоординированную работу системы, управление связями и дистанционный мониторинг.
3. Эффект от внедрения
Экономия энергии и денег. После реализации этого проекта система горячего водоснабжения на основе микроэнергетической сети продемонстрировала значительный энергосберегающий эффект. Годовая выработка солнечной энергии составила 79 100 кВт·ч, годовой объем накопленной энергии — 109 500 кВт·ч, экономия от теплового насоса с воздушным источником энергии — 405 000 кВт·ч, годовая экономия электроэнергии — 593 600 кВт·ч, экономия стандартного угля — 196 тонн условного топлива, а коэффициент энергосбережения достиг 34,5%. Годовая экономия затрат составила 355 900 юаней.
Защита окружающей среды и сокращение выбросов. Экологические преимущества: сокращение выбросов CO2 составляет 523,2 тонны/год, сокращение выбросов SO2 — 4,8 тонны/год, а сокращение выбросов дыма — 3 тонны/год, что свидетельствует о значительных экологических выгодах.
Отзывы пользователей. Система стабильно работает с момента начала эксплуатации. Системы выработки солнечной энергии и аккумулирования энергии обладают высокой эффективностью работы, а коэффициент энергоэффективности водонагревателя с воздушным источником тепла высок. Особенно значительно улучшилась энергосбережение после многоэнергетического взаимодополняющего и комбинированного режима работы. Сначала для электроснабжения и отопления используется энергия, накопленная в аккумуляторе, а затем для электроснабжения и отопления — солнечная энергия. Все тепловые насосы работают в период высоких температур с 8:00 до 17:00, что значительно повышает коэффициент энергоэффективности тепловых насосов, максимизирует эффективность отопления и минимизирует потребление энергии на отопление. Этот многоэнергетический взаимодополняющий и эффективный метод отопления заслуживает распространения и применения.
Дата публикации: 03.01.2023