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    內蒙古空氣源供暖/科技創新引領行業未來! ——創開跨臨界空氣源CO2熱泵技術 為北方清潔供暖提供新選擇

    一、引言
        
    “十三五”以來,隨著國家“煤改電”政策的不斷推進,我國北方冬季采暖加速由燃煤鍋爐方式向新型清潔采暖方式轉變。2019年,全國地級及以上城市PM2.5年均濃度累計下降21.7%,全國地級及以上城市重污染天數由平均10天下降到6天,北京重污染天數由43天下降到4天,“藍天保衛戰”取得重大勝利。在“煤改電”過程中,空氣源熱泵作為一種新型供暖技術,因其結構簡單、安裝方便、使用安全、性能優越,并以室外環境中的空氣作為熱源等特點,從而廣泛應用于我國北方地區供暖領域。
    二、跨臨界空氣源CO
    2熱泵技術引領行業未來

    進一步擴大空氣源熱泵低溫供暖范圍,提升空氣源熱泵供水溫度以及供熱效率,滿足我國北方嚴寒地區(冬季極端室外溫度范圍為-25℃~-35℃)冬季供暖需求,創開公司合作品牌---寧波美科二氧化碳熱泵技術有限公司(以下簡稱“寧波美科”)聯合西安交通大學、浙江大學等高校,共同研發出了跨臨界空氣源CO2熱泵供暖機組。該機組具有如下幾大優點:

    1、采用天然環保工質CO2作為制冷劑

    相對于常規合成制冷劑,二氧化碳的ODP(臭氧破壞指數)為0,GWP(溫室效應指數)為1,是一種天然的環境友好型工質,符合我國環境保護政策要求,同時也是國際制冷劑發展的方向。

    2、出水溫度高

    CO2具有溫度滑移大的熱物理特性,在氣體冷卻器內,CO2的溫度和壓力是相互獨立的,其溫度的變化取決于外部介質的流量和進口溫度,進而決定了出水溫度不再受限于冷凝溫度的大;在低溫工況下,供水溫度最高可達到90℃。普通工質空氣源熱泵難以企及。由于跨臨界CO2空氣源熱泵在低溫工況下具備出水溫度高的特點,解決了高進水溫度時制熱能效比低的難題,可接暖氣片末端進行供暖,填補了末端接暖氣片用空氣源熱泵的空白。

    3、運行范圍廣,低溫工況制熱性能優勢突出

    CO2縮機是跨臨界空氣源CO2熱泵機組的核心部件,通過建立CO2壓縮機氣缸結構數學模型,優化壓縮機結構設計,提高了壓縮過程的等熵效率,減小了壓縮機壓縮比,降低了排氣溫度,在環境溫度-30℃以上、機組進出水溫度45℃/65℃工況下,機組壓縮比不超過8,排氣溫度不超過120℃,機組能夠在-35℃~43℃的溫度變化范圍內高效穩定運行。

    4、機組體積小

    由于CO2的單位容積制冷量要遠大于常規制冷劑的單位容積制冷量,因此熱泵機組體積相對減少很多;

    5、國際領先的控制技術

    通過采用獨有的排氣壓力優化策略、獨有的中間溫度優化策略、匹配性除霜技術、氣體冷卻器出口能量轉移技術以及超臨界換熱器流動傳熱性能優化技術,根據室內外環境溫濕度變化情況對機組的運行參數進行實時調節,極大地提高了整個系統的熱效率,同時,采用基于ESC與神經元網絡網絡的實時online控制技術,實現全天候供暖實時監控與操作。

    三、跨臨界空氣源CO2案例介紹

    基于跨臨界空氣源CO2熱泵的諸多優點,結合我國北方地區冬季低環溫、高水溫的供暖特點,采用跨臨界CO2空氣源熱泵進行供暖在實用性、經濟性以及環保方面都具有無可比擬的優勢。公司集研發、生產和服務于一體,多年來致力于跨臨界CO2空氣源供暖熱泵系列產品的開發,目前已研發出多種型號規格的跨臨界CO2空氣源熱泵產品,包括6HP、10HP戶用供暖機組和20HP、40HP、80HP、200HP商用供暖機組以及多機組合模塊?蓾M足戶用、居民小區、辦公樓、服務區、工廠等不同場景的供暖需求。跨臨界CO2空氣源熱泵系列產品在我國內蒙、新疆、西藏、黑龍江、吉林、甘肅等北方地區的偏遠建筑、高速公路沿線服務區、農村、景區等地得到了大范圍的推廣與應用,目前已為上述地區近千處共計超過30萬平米建筑提供多年的供暖服務,在冬季極端氣溫下依然穩定提供70℃熱水,室內溫度可達20℃以上,供暖效果良好。下圖所示為部分項目的工程應用案例。

    內蒙古包頭地區某辦公建筑,供暖面積5800m2,采用8臺寧波美科MKSDKN50II(20HP)機組

    新疆庫爾勒某辦公樓,供暖面積12000m2,采用11臺寧波美科MKSDKN120II(40HP)機組

    浩吉鐵路沿線某站房,供暖面積20000m2,采用18臺寧波美科MKSDKN120II(40HP)模塊機組

    哈爾濱某辦公樓,供暖面積2000m2,采用4臺寧波美科MKSDKN50II(20HP)模塊機組

    北京地區某度假山莊,供暖面積22000m2,采用16臺寧波美科MKSDKN120II(40HP)模塊機組

    西藏拉薩地區某辦公樓,(海拔5000米),供暖面積3300m2,采用3臺寧波美科MKSDKN120II(40HP)機組

    內蒙古自治區烏蘭察布某高速公路服務區供暖項目,供暖面積3200m2,采用2臺寧波美科MKSDKN120II(40HP)機組

    四、項目實施效果評價

    以內蒙古自治區烏蘭察布某高速公路服務區供暖項目為例,該服務區地處烏蘭察布,冬季室外空調設計溫度為-21.9℃,極端氣溫可達-30℃以下,最冷月平均溫度低于-10℃,屬低溫嚴寒地區?偣┡娣e約3200m2,采用2臺寧波美科生產的型號為NSSDKN90的跨臨界空氣源CO2熱泵機組,在一個完整供暖季內(2019年10月15日至2020年4月15日),總耗電量約為17.1萬kWh,折合標準煤2.1×104kg,按照電價0.58元×kWh-1計算,該服務區整個供暖季的電費為9.9萬元,該服務區供暖面積為3100 m2,在不考慮初投資及其他費用的情況下,使用跨臨界空氣源CO2熱泵供暖系統進行供暖,供暖季內(6個月)的取暖費用約為每平米32元。在考慮初投資的情況下,該項目3.5年即可實現初投資回收,同時,采用跨臨界空氣源CO2熱泵機組,相對于原有鍋爐燃煤采暖,每個供暖季可節約標準煤4.9×104kg,減少SO2排放量415kg,NOx排放量361kg,二氧化碳排放量128噸,具有良好的經濟效益和顯著的節能環保效果。

    創開公司——寧波美科跨臨界空氣源CO2熱泵結構簡單,安裝方便,使用安全,以室外環境中的空氣作為熱源,通過消耗少量電能實現冬季室內供暖,節能環保效果顯著,可以廣泛應用于民用、商用和工業等眾多的領域,尤其是在水資源缺乏的地區,作為傳統燃煤供暖的替代方式具有更為廣闊的前景。根據跨臨界空氣源CO2熱泵所能提供的水溫范圍,既可以將跨臨界空氣源CO2熱泵作為供暖設備,用于地暖輻射系統和區域集中供暖系統,也可以將其作為熱泵熱水器,用于集中熱水供應系統?缗R界空氣源CO2熱泵供暖機組不但具有低溫工況下制取高溫熱水的特性,同時能保持較高的制熱性能系數,在低溫寒冷地區的空氣源熱泵供暖領域應用中處于國際領先水平。

    寧波美科跨臨界空氣源CO2熱泵供暖機組的成功研發、推廣,不僅解決了北方低溫寒冷地區小型燃煤鍋爐替代熱源難題,更具有顯著的節能環保效益,對降低能源消耗、減少大氣污染、保護生態環境有著積極的貢獻,也為我國北方供暖行業的未來發展提供了一個更優的選擇。



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