系统能耗分析

系统供暖周期自2013年11月中旬至2014年4月上旬,厂区内冬季供暖末端采用地板辐射供暖,对供回水温度要求较低,冷凝器进出水设计温度为40℃～45℃。

图10-7　2013年6月～2014年5月人工湖水各月峰值温度和当地大气环境月平均温度

1.制热工况的宏观运行效果

系统运行工况最直观的表现因素就是水温的变化。湖水温度在1月份已经降至2.5～3.5℃,经二次换热以后,中介水回水温度已在0℃以下。从采暖期开始到来年1月份,水温呈波动状态下降至3℃,维持半个月以后回升,系统最不利运行工况出现在1月至2月份之间。为了更全面地观测和分析机组工况在运行期间的变化,通过对3个不同机组运行周期进行的数据测量,分别为2013年11月16～24日,2013年12月6～14日,2013年12月26日～2014年1月3日,共27天。湖水及中介水温呈下降、温差减小的趋势。

图10-8　湖水进出水温度

图10-8(续)　湖水进出水温度

图10-9　中介水进出水温度

2.系统制热能耗水平

系统最不利工况下,蒸发器出水温度最低为－3℃,但由于末端为地板辐射供暖,冷凝器出水温度不会很高(42～45℃)。根据运行工况的统计,理论分析结果显示,机组制热系数最低在3.65左右,整个供暖季机组平均制热COP为3.8,考虑到15%～18%的输送能耗,系统综合制热COP为3.1左右。据实际运行数据统计,系统一个供暖季总耗电量为15.4万kW·h,由末端循环水量、运行时间、取热温差等数据计算可得,整个供暖季总供热量为46.65万kW·h,由总供热量与总耗电量可得系统制热COP为3.03,理论计算与实际统计相比误差不足2.5%,综合理论计算及实际监测统计,可得系统制热平均COP为3.1,运行费用折合17.9元/平方米。

图10-10、图10-11为机组及系统制热系数随温度变化图。

图10-10　机组制热系数随蒸发器进水温度的变化关系

图10-11　系统制热系数随蒸发器进水温度的变化

3.系统制冷能耗水平

厂区办公楼在夏季需要供冷,供冷周期主要集中在6月中旬到9月中旬,共约三个月时间,其中7月下旬到8月下旬建筑冷负荷达到峰值,且湖水温度也达到当年的最高温度,系统处于最不利运行工况。由图10-12可知,当月环境平均温度可达34℃,湖水温度最高达到29℃,但室内温度一直保持在22～26℃之间,运行效果良好。图10-12为高温月份环境温度、湖水进水温度和室内温度走向图。

图10-12　高温月份环境温度、湖水进水温度和室内温度走向图

根据供冷季系统运行工况理论计算可得,热泵机组平均COP为4.8～4.9,系统输送能耗比例取15%～18%,系统供冷季平均COP为3.9～4.0。据实际运行统计结果所示,供冷季总耗电量为10.6万kW·h,通过机组运行时间、取热温差及水泵流量计算可得总供冷量为40.95万kW·h,通过系统制冷量及系统耗电量计算可得系统制冷COP为3.86,与理论计算所得误差为1%,综合理论计算与实际运行结果可知,系统制冷COP为3.9,单位电价为0.7元/千瓦时,系统供冷成本折合为12.4元/平方米。