【原】1000噸儲能水箱！寧夏10萬㎡雞場35℃采暖，電費13.3元/㎡

熱泵市場 2021-06-30

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選題策劃_許瑞琳/胡夢榮

技術(shù)_派沃/張建龍

空氣源熱泵供暖時，如何解決夜間運行能效低的問題？

如何充分利用峰谷電價差，降低運行費用？

如何減小機組配置，降低初投資和電力增容壓力？

空氣源熱泵供暖+儲能系統(tǒng)，正是以上難題的解決良策。

一、供熱+儲能多省有補貼

青島高達1000萬元

11月18日國家能源局公開征求“十四五”可再生能源規(guī)劃研究編制工作的意見和建議，其中包含可再生能源與儲能等產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展等內(nèi)容，由上而下表現(xiàn)出對儲能行業(yè)的支持力度。

近年來各地也建立、更新了儲能相關(guān)支持政策，青島市鼓勵空氣源熱泵等供熱項目建設(shè)谷電儲能設(shè)施。按核定儲能設(shè)施建設(shè)成本的50%，由財政資金在建設(shè)補貼基礎(chǔ)上再給予補貼，最高補貼額不超過1000萬元。

空氣源熱泵集中供暖和儲能系統(tǒng)結(jié)合，對用戶來講可以減少項目的初投資、運行成本，享受峰谷電價優(yōu)惠和更多儲能補貼政策。對整個地區(qū)的來講，可以減少電力供應(yīng)負擔，并為電力需求側(cè)的深度主動調(diào)峰、提高電網(wǎng)靈活性發(fā)揮巨大作用。

二、寧夏某養(yǎng)雞場熱泵采暖+儲能案例

接下起來我們看一個集中供暖和儲能系統(tǒng)結(jié)合的應(yīng)用案例。

大地（寧夏）數(shù)字農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園養(yǎng)雞場采暖項目，配置了單臺容量1000噸的水箱，規(guī)模之大在業(yè)內(nèi)格外罕見。將超大型儲能技術(shù)+熱泵集中供暖結(jié)合，技術(shù)先進性十分突出。

經(jīng)過一個采暖季運行，使用效果和節(jié)能性也得到了最終驗證。

該項目特點如下：

1.項目規(guī)模大，一期面積111760㎡，首次供暖面積68320㎡，配置水箱單臺容量1000t；

2.機組合理減配，共用33臺60匹機，單位面積熱負荷指標58W/㎡；

3.采用二次蓄熱系統(tǒng)，白天蓄熱，夜間放熱，節(jié)能性好；

4.一次熱源側(cè)開式，二次末端側(cè)閉式，系統(tǒng)運行穩(wěn)定；

5.棚內(nèi)溫度25℃~35℃，采暖成本13.3元/平米，使用效果好。

三、10W平米養(yǎng)雞場，要求室溫35℃

該項目為大地（寧夏）數(shù)字農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園肉雞養(yǎng)殖場，位于寧夏中衛(wèi)市沙坡頭區(qū)宣和鎮(zhèn)寺口子路西，主要以養(yǎng)殖肉食雞為主，1期總建筑面積111760㎡，實際使用面積為10萬平米，共計58個養(yǎng)殖大棚。

單個大棚面積為1708㎡，長122m×寬14m×高3.5m，圍護結(jié)構(gòu)采用雙層聚乙烯保溫，保溫效果良好，首次所需供暖為40個棚，共計面積68320㎡。

為保證肉雞養(yǎng)殖效果，甲方要求棚內(nèi)溫度為35℃，40天為養(yǎng)殖一個周期，前期15天要求棚內(nèi)溫度為35℃，中期15天要求棚內(nèi)溫度為30-28℃，后期10天長成大雞之后棚內(nèi)溫度為28-25℃，要求室內(nèi)溫度恒溫自動調(diào)節(jié)，保證冬季溫度適宜，肉雞成長快、不傷病、存活率高。

四、空氣源熱泵集中采暖

配1000噸熱水儲能

經(jīng)過多方考量，工程商選擇、設(shè)計了空氣源熱泵集中采暖+超大規(guī)模儲能系統(tǒng)的組合。通過超大規(guī)模儲能系統(tǒng)，大大降低了機組配置。

本項目配置33臺超低溫冷熱空氣源熱泵冷暖組，單臺名義制熱量121KW，總制熱量3993KW，單臺輸入功率52.3KW，總輸入功率1726KW。

得益于大容量儲能、棚內(nèi)雙層聚乙烯良好保溫，項目單位面積熱負荷指標僅為58W/㎡！

儲能系統(tǒng)配置一臺單體容量高達1000噸的儲能水箱，空氣源熱泵為主要熱源，提升蓄能水箱中水的熱量，儲能水箱把熱量儲存起來，根據(jù)棚內(nèi)實際負荷進行集中供熱。

末端地暖管走墻以及風機盤管形式，采暖均勻無波動，達到養(yǎng)雞客戶所需要的溫度。

五、儲能技術(shù)應(yīng)用

本項目開創(chuàng)性的進行了超大型儲能與集中供暖結(jié)合的嘗試。傳統(tǒng)采暖項目常存在供求之間在時間上和空間上不匹配的矛盾，儲能技術(shù)可解決能量供求在時間上和空間上不匹配的矛盾，因而本項目采用二次蓄熱系統(tǒng)，建設(shè)超大型儲能水箱，底部直徑約20m，高度3.6m，總?cè)萘考s1000噸。

1.熱損失

儲能系統(tǒng)有可能會帶來額外的熱損失，儲熱罐建設(shè)時采用專有保溫結(jié)構(gòu)，導熱系數(shù)非常低，24小時水溫降≤1℃，相比于普通水箱損耗6~10℃，保溫效果大大加強。在嚴寒天氣下，水箱內(nèi)熱水溫度為60度，水箱外表卻因為低溫結(jié)出了冰，形成了極大反差。

2.結(jié)構(gòu)強度

結(jié)構(gòu)強度設(shè)計也十分關(guān)鍵，1000噸的超大容量，產(chǎn)生的壓強對于儲熱設(shè)備的底部、側(cè)部的結(jié)構(gòu)強度是一大考驗。通過結(jié)構(gòu)強化設(shè)計，保證了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，還兼具自重輕，外形美觀，耐酸堿腐蝕，施工方便等多重優(yōu)勢。

3.水質(zhì)

最后是水質(zhì)處理問題，傳統(tǒng)的開式儲能水箱，容易在箱體底部產(chǎn)生污垢堆積，影響循環(huán)水的水質(zhì)，影響水系統(tǒng)的換熱和水力平衡。

該水箱搭配水處理系統(tǒng)，降低水體的硬度，而且不滋生藻類，不會造成水質(zhì)的二次污染，保證循環(huán)熱水的水質(zhì)清潔、換熱高效。

六、二次蓄熱集中供暖系統(tǒng)設(shè)計

1.大容量水箱調(diào)峰

嚴寒地區(qū)采暖設(shè)計首先要考慮低溫制熱能不能滿足，寧夏地區(qū)緯度偏高，正處于我國內(nèi)蒙古高原和黃土高原的過度地區(qū)，冬季受西北季風影響大，1月平均氣溫-9℃，采暖計算溫度-12.6℃，極端低溫接近-30℃，冬季采暖面臨嚴峻考驗。

1000噸熱水為核心組成的儲能系統(tǒng)可以儲熱，滿足項目8小時的采暖負荷，在惡劣天氣下釋放，起到了削峰填谷的效果，解決了負荷波動的晝夜差異、天氣差異、季節(jié)差異。

晝夜溫濕度變化分析圖

針對夜間負荷遠遠高于白天的晝夜差異，儲能系統(tǒng)將白天制取的多余熱量儲存起來，供應(yīng)晚上極端低溫使用。

針對寧夏交界地形氣候多變的天氣差異，儲能系統(tǒng)平時水箱儲存熱量，遇到雪天、霧天、雨天濕度大的特殊環(huán)境再釋放熱量。

針對采暖從11月到3月份的氣溫變化劇烈的季節(jié)差異，超大型儲能項目還能起到削峰填谷的季節(jié)調(diào)配功能。

2.機組減配50%

通常采暖項目在設(shè)計時，要保證極端天氣下的制熱效果，因此在配置上要根據(jù)最不利氣溫再附加安全系數(shù)，溢出十分嚴重。

本項目通過維護結(jié)構(gòu)保溫優(yōu)化和蓄熱系統(tǒng)調(diào)峰設(shè)計，從減少了系統(tǒng)的最大熱負荷需求，單位面積熱負荷指標僅為58W/㎡！主機減配將近50%，配電減少50%，綜合前期減少投資成本20%，大大降低國家電網(wǎng)的負擔。

3.節(jié)能設(shè)計，機組白天運行10h

根據(jù)空氣源熱泵的特性，空氣源熱泵的能效會隨著溫濕度的變化隨之變化，氣溫越高、濕度越低空氣源熱泵能效越高。氣溫越低、濕度越大時空氣源熱泵能效越低，而末端需求的熱量與機組產(chǎn)熱量相反。

通過二次蓄熱系統(tǒng)設(shè)計，主機在白天運行10小時，儲存熱量，夜間、雨雪天氣時空氣源熱泵停止運行，由水箱釋放熱量，從而降低機組的溫度衰減、除霜衰減、結(jié)霜過程衰減、冷島衰減等，保證空氣源熱泵時刻處于高效運行狀態(tài)下。

4.水箱可單獨供暖8h

水箱熱水溫度為60℃，儲熱溫差為10℃，儲熱量4.2×103J/（kg·℃）×1000t稱10℃=4.2×107kJ，特殊情況下(停電、機組維修等），儲能系統(tǒng)內(nèi)熱水可單獨供應(yīng)將近8小時內(nèi)末端的末端采暖，避免了養(yǎng)殖企業(yè)的損失風險，為整個項目提供了強有力安全保障。

5.熱源側(cè)開式系統(tǒng)、末端側(cè)閉式系統(tǒng)

水系統(tǒng)設(shè)計為二次循環(huán)蓄熱系統(tǒng)，共配置水泵8臺，2臺板式換熱器，一次熱源側(cè)為開式系統(tǒng)，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便；二次末端側(cè)為閉式系統(tǒng)，有利于保持末端管道及換熱器的水壓穩(wěn)定、水力平衡、水質(zhì)清潔。

6.消防水箱與儲能合一

養(yǎng)殖項目安全考慮需要配備大容量消防水箱，加重企業(yè)土建空間的負擔。系統(tǒng)中儲能水箱同時承擔消防水箱作用，幫助甲方節(jié)約空間。

七、空氣源熱泵

在雞場采暖六大優(yōu)勢

1.安全：安全無污染，不會對養(yǎng)殖舍內(nèi)的空氣帶來破壞而不利于的健康，排除了一氧化碳中毒的可能性；