侯马市可再生能源运行能效的研究

和 江 妮

(侯马市建筑设计院，山西 侯马 043000)

侯马市可再生能源运行能效的研究

和 江 妮

(侯马市建筑设计院，山西 侯马 043000)

通过整理侯马市可再生能源建筑应用典型示范项目的使用记录，分析关键数据，得出能效指标，并对影响能效指标的主要机组运行方式进行剖析，并给出相关建议，提出基于主机实际运行工况的可再生能源运行效率评价思路。

可再生能源，能效，数据分析

0 引言

2012年—2015年，受侯马市住房和城乡建设局的委托，山西省建筑科学研究院节能所对侯马市24个可再生能源建筑应用示范项目进行能效测评工作，并出具相关能效测评报告。

为总结我市可再生能源建筑应用的经验及教训，指导各示范项目使用单位高效设备运行管理，参考能效测评报告，结合示范项目主机运行记录，本文对目前我市各示范项目进行总结分析，并对有关问题进行了仔细阐述。

1 侯马市可再生能源示范项目概况

侯马市24个可再生能源建筑应用示范项目示范技术涵盖了太阳能光热建筑一体化应用、土壤源热泵技术应用、地下水源热泵技术应用及太阳能光热与地源热泵结合系统应用等我省典型可再生能源示范技术，具体如表1所示。

1.1 示范项目基本情况

各示范项目示范技术概况起来主要为热泵技术类型及太阳能光热建筑一体化应用两个方面。

其具体如表1所示。

表1 侯马市可再生能源建筑示范项目概况

热泵技术类示范项目中，除格林花苑为一主机两台压缩机外，其余项目地源热泵集中式供暖系统都为N台1备，青青家园分体式地源热泵系统，具体表现为一户一机。

太阳能光热建筑一体化建筑应用示范项目中，利用太阳能热水系统为该项目用户提供主要生活热水，系统供热水形式为分散集热，分散贮热。

1.2 数据分析

由于侯马市可再生能源示范项目申报及建设过程中，相对应的行业标准并没有完善，主要依据《可再生能源建筑应用示范项目测评导则》。其条文中，机组能效比COP及系统能效比COPS作为考核指标，并没有一个定量的指标可供参考，只是提到“热泵机组的实测制冷/制热性能系数应满足项目申报书和可研报告中的具体要求”；现实中项目申报书和可研报告的编制过程，人们一般以机组COP作为设备选型参考且进一步计算能耗及节能率，而少于考虑系统整体运作中负载变化细节，导致项目实际运作过程中，所测数值与项目申报书所报数值大相径庭。

节能率作为可再生能源应用项目的工程评价指标，其数据来源与系统能效比COPS息息相关，根据GBT 18430.1—2007蒸气压缩循环冷水(热泵)机组第1部分工业或商业用及类似用途的冷水(热泵)机组与GBT 10870—2001容积式和离心式冷水(热泵)机组性能试验方法中提出机组在各种负荷下运行时间的加权因数，地源热泵机组全年运行综合部分性能系数IPLV=2.3%A+41.5%B+46.1%C+10.1%D，A,B,C,D分别为100%,75%,50%,25%负荷时的性能指标COP，则机组系统全年能耗根据上述作进修订；而《可再生能源建筑应用示范项目测评导则》中建筑全年累计冷热负荷计算，冬季根据测试期间系统的实测热负荷和室外气象参数，采用度日法计算供暖季累计热负荷，夏季根据温频法计算供冷季累计冷负荷，实际运算中，利用热负荷指标×建筑面积得出供暖季累计热负荷；进一步根据实测的机组系统能效比COPS计算机组系统的年耗电量，在此基础上，得出节能率、环保效益参数等数据。

自2013年5月1日起开始实施的GB/T 50801—2013可再生能源建筑应用工程评价标准，明确对可再生能源建筑应用运行评价给出一系列的规定。特别在其第六章节，在6.1评价指标及6.3评价方法中，给出机组能效比COP及系统能效比COPS依据示范项目安装机组容量确定评价阈值。

1.3 项目能效数据

根据各示范项目使用记录，结合主要示范技术类型，选取典型项目格林花苑、人民法院及阳光时代花园作为本文分析重点，选取项目测试数据如表2所示。

表2 选取示范项目能效数据

根据使用记录，选取典型日主机工况记录，可得出地源热泵系统COPS及机组COP考核指标，选取项目都可判定为合格。同理，选取典型日记录太阳能热水使用者数显表盘及用水量，依据标准计算公式，可得出太阳能保证率、集热系统效率及贮热水箱热损因数等相关参数，可判定选取项目合格。

1.4 数据偏差

在理论分析及实际运作中，由于选取后者截取数据的不同，如图1所示，第一部分标准要求参数，第二部分为实际状态运行参数，导致分析结果与实际结果可能有一定的偏离。

作为比对分析，同一条件下的各个使用记录及分析数据为判断机组及系统优劣性提供了必要的数据支撑，但后续工作应进一步加强采暖季机组及系统实际工况下的分析。

2 侯马市可再生能源示范典型项目存在问题及建议

对照表2中的数据，分三种主机及系统运行形式具体分析。

2.1 地源热泵机组主机出水温度较低

兴乔温馨绿园、幸福佳苑及新城花园地源热泵示范项目建议主机设定较高的出水温度，根据JGJ 142—2004地面辐射采暖技术规程，室内侧每提高1 ℃，室内散热量增加近5.5%，相同温差，较高的出水温度，较小的流量即可满足室内设计温度要求；保持管径不变的情况下，降低用户侧循环泵转速，用户侧循环水流速即可降低，流量降低，降低循环泵功率且加强用户侧循环水与热泵主机换热。

新城花园地源热泵示范项目由于测试期入住率较低，负荷较低，导致系统COPS较低，且根据实测数据其用户侧流量忽大忽小，建议采用大小型号水泵合理搭配，实行阶梯式供水。

2.2 地源热泵机组主机出水温差小

格林花苑地源热泵示范项目热源侧宜小流量大温差运行，建议降低热源侧循环泵转速，即热源侧流量降低，因水泵功率与流量三次方成正比，可使循环泵功率大幅度降低；在管径不变情况下，即流速降低，可使热源与热泵主机加强换热，实现大温差运行；同时，热源侧低流速状况下，保证管内紊流的前提下，相同的岩土热响应状况下，可加强单位管长的换热能力(来源《钢铁手册》6.6“水泵及风机的节能”及GB 50366—2005地源热泵系统工程技术规范附录C.3.6)。

阳光青青家园地源热泵示范项目考虑分体式热泵住户单独控制的特点，在地源热泵的循环系统中接入变频系统，用变频技术改变电机转速来合理调节流量和压力的变化，取代阀门控制流量，能取得明显的节能效果。

2.3 地源热泵机组主机间歇性启停运行

侯马市人民法院作为人员作息时间较为固定的建筑，人员的工作时间为8:00～18:00，侯马市地源热泵机组的选型根据冷负荷选择，冷负荷室外设计温度刚好处于作息时间内；而冬季工况，

热负荷室外设计温度处于作息时间之外，且侯马市冷负荷比热负荷大，后果表现为冬季工况热泵机组主机间歇性启停运行，其最好的解决方法就是当时设计阶段采用一用一备，备用热泵主机根据冬季热负荷计算且室外温度采用8:00～18:00时段最低温度。

鉴于热泵主机间歇性启停运行，建议井水侧大小型号水泵合理搭配，实行阶梯式供水，以保证主机间歇性停开不同时段供暖需求。热泵主机停机时，热源侧停止换热，小泵运行，保护主机过热同时降低用水量。

鉴于热泵主机频繁启停机对主机破坏程度较大，在满足室内设计温度情况下，建议分析压缩机电机—水泵—负载匹配原理，改变电机的Y—Δ降压启动方式为变频启动方式，变频器可同时改变输出频率与电压，使电机以较小的启动电流，获得较大的启动转矩。

3 侯马市示范典型项目运行能效总结

依据典型示范项目提供的使用记录得出的能效指标，进一步开阔思路，提出基于主机实际运行工况的考察思路，为以后的可再生能源运行效率评价提供了新思路。

1)以后可用多种方法分析机组及系统耗能量，最直观的方法就是采用地源热泵项目前，小区采用自备锅炉的耗煤量由甲方运行记录分析；用地源热泵项目后，耗电量可由安装电表分析，这样可做直观的比对，前提是年度供暖季室外温度及住户温度无太大差别，若差别比较大，应作归一化处理。

2)侯马市人民法院地源热泵机组主机间歇性启停运行，其数据分析及处理还须再深入分析，因主机COP=Δtz/Δtl，即蒸发器温度之差与冷凝器温度之差的比值；非间歇性启停运行主机COP=vpcΔtw/3 600，其中，Δtw为热泵主机用户侧进出口温差，流量变化不大，假设循环侧为恒流量，热源侧提取能量基本不变，则认为Δtz/Δtl可认为vpcΔtw/3 600。间歇性启停运行主机，热源侧提取能量时刻变化，假设循环侧为恒流量，则用户侧进出口温差并不能反映Δtz/Δtl，因为用户侧水循环需要一定时间，则Δtw并不是理想的测量依据，须进一步研究。

4 结语

通过对侯马市可再生能源建筑示范项目使用记录数据整理分析，根据《可再生能源建筑应用工程评价标准》得出能效指标，深入分析各关键参数的选用对能效指标的影响，实现再生能源系统运行能效的优化测试，为以后的可再生能源运行效率评价工作提供了新思路。

[1] GB/T 19409—2003,水源热泵机组[S].

[2] GB 50366—2005,地源热泵系统工程技术规范[S].

[3] GB/T 50801—2013,可再生能源建筑应用工程评价标准[S].

Abstrat: The paper collates use records of typical demonstration project of Houma’s applications of renewable energy, analysis key data, obtain energy efficiency index, and analysis operation mode of heat pump unit operation， and give some suggestions, finally, put forwards performance evaluation basing on actual operating condition of operation efficiency of renewable energy.

The research on operation energy evaluation of renewable energy consumption of Houma

He Jiangni

(TheInstituteofHoumaArchitecturalDesignandResearch,Houma043000,China)

renewable energy, energy evaluation, data analysis

1009-6825(2017)21-0178-02

2017-05-13

和江妮(1984- )，女，助理工程师

F407.2

A