密云司馬臺新村建設(shè)工程是北京市政府和密云縣政府新農(nóng)村建設(shè)的重點項目，位于北京市水源所在地密云縣的古北口鎮(zhèn)司馬臺村，總建筑面積77525㎡。
該項目所在地在我國熱工分區(qū)圖上屬于寒冷地區(qū)，冬季供暖是人民生活必備的基礎(chǔ)設(shè)施，但由于集中供熱設(shè)施無法覆蓋到司馬臺新村，且若采用直接電采暖方式，一次能源利用率太低，結(jié)合現(xiàn)場實地考察以及可持續(xù)發(fā)展的要求，選用“低溫空氣源熱泵+地板輻射供暖”系統(tǒng)方案。
一、項目簡介
根據(jù)司馬臺新村各戶型特點和建筑面積，項目選用低溫空氣源熱泵機組，共計596套。從空氣中吸收低位免費熱能，用于室內(nèi)供暖的熱量供給源，滿足冬季供暖需求。
二、實際運行測試
測試方為北京市建委旗下的北京市房地產(chǎn)科學(xué)技術(shù)研究所，測試戶型為167㎡的別墅，此戶型配置的主機型號為HSLR-D-23(S)E，該機組在標(biāo)準(zhǔn)工況下(7℃)時的供熱量為23.8KW，功率為7.26KW。數(shù)據(jù)記錄日期為2013年11月26日—2014年1月13日。測試日期室內(nèi)外溫度變化情況如圖2-1所示。
圖2-1 室內(nèi)溫度測點與室外溫度隨日期變化
采用的熱量計通過熱量累計功能自動記錄每小時的供熱量，測試期間每小時供熱量如圖2-2所示。
圖2-2 供熱量隨日期變化
由于該系統(tǒng)采用了控制回水溫度范圍的控制策略，回水的溫度范圍可根據(jù)個人的舒適度要求自行設(shè)定上下限，因此該系統(tǒng)通過間歇運行可以保持供回水溫度隨日起變化的波動性較小，如圖2-3所示。
圖2-3 供回水溫度隨日期的變化
整個的測試期間系統(tǒng)的綜合COP平均達到3.1，最冷天的COP為2.6，其中綜合COP是指總供熱量除以總耗電量。測試期間平均供熱負荷33.4W/㎡，最冷天供熱負荷41.1W/㎡，如圖2-4所示。
圖2-4 系統(tǒng)綜合COP隨日期的變化
針對最冷天的供熱量和耗電量進行分析(1月2日)，最冷天耗電量為70.5KWh，供熱量為183.3KWh，當(dāng)日綜合COP為2.6，供熱能耗為41.1W/㎡。該日逐時耗電量如圖2-5所示，逐時供熱量如圖2-6所示，系統(tǒng)綜合COP逐時變化如圖2-7所示。
圖2-5 最冷天逐時耗電量
圖2-6 最冷天逐時的供熱量
圖2-7 最冷天逐時的綜合COP
三、項目評價
(1)由于采用了空氣源熱泵+輻射地板的方式，用戶供回水溫度降低，提升了熱泵COP，該項目的綜合COP為3.0。
(2)由于每戶機組獨立運行，熱泵靈活性比集中供熱更好。
(3)運行方式上采用控制用戶回水溫度啟停熱泵的控制策略，因此室外溫度變化對用戶供回水溫度影響不大，保證熱泵穩(wěn)定高效運行。
(4)該項目得到政府的電價優(yōu)惠政策支持，實行峰谷電價，平電0.49元/kWh，谷電0.3元/kWh。整個供暖季的實際運行費用22.8元/㎡，大大提高了利用電能采暖的效率，經(jīng)濟效益顯著。
(5)從節(jié)能和減排兩方面評價該項目。
在節(jié)能方面，該測試對象全年供熱量為54.7GJ，全年耗電為5161.4kWh，耗電量折合標(biāo)煤1656.8kg(按全國平均供電煤耗321gce/kWh)。如果采用燃煤鍋爐代替熱泵，則需要消耗標(biāo)煤2188.0kg(按燃煤咕嚕能耗40kgce/GJ)，因此該項目每年節(jié)約標(biāo)煤531.2kg。
在減排方面，對當(dāng)?shù)匚廴镜臏p排量，可認為同樣供熱量下燃煤鍋爐的污染物排放量，即消耗標(biāo)煤2188.0kg的鍋爐排放量。依據(jù)每噸標(biāo)煤排放二氧化碳約2.6t、二氧化硫約24kg、碳氧化合物約7kg(能源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)匯編，國家計委能源所，1999.1)，經(jīng)計算，減少二氧化碳5.7t、二氧化硫52.5kg、氮氧化物15.3kg。
就絕對減排量而言，由于空氣源熱泵消耗電力，而火力發(fā)電存在污染物排放，因此絕對減排量為燃煤鍋爐耗煤量與熱泵耗電折合標(biāo)煤量之差，此時節(jié)煤量為531.2kg，對應(yīng)減排二氧化碳為1.4t、減排二氧化硫為12..7kg、減排氮氧化物為3.7kg。
(6)從系統(tǒng)初投資、運行費用、資源依賴程度、環(huán)境友好程度、系統(tǒng)簡便性、舒適性上綜合考慮，該技術(shù)尤其適用于市區(qū)內(nèi)多層住宅、2萬㎡以下的商用及辦公建筑和郊區(qū)的獨棟及聯(lián)排別墅等。一方面滿足用戶對舒適、經(jīng)濟環(huán)保、調(diào)節(jié)方便的供暖服務(wù)的需求;另一方面可以解決集中供熱設(shè)施無法覆蓋且有供熱需求場所的采暖問題。
