趙縣，是空氣源熱泵用于整個城市集中供熱的開創(chuàng)性工程，是全國、也可能是全球最大的空氣源熱泵集中采暖項目!      趙縣整個縣

趙縣，是空氣源熱泵用于整個城市集中供熱的開創(chuàng)性工程，是全國、也可能是全球最大的空氣源熱泵集中采暖項目! 趙縣整個縣城主城區(qū)，每隔幾公里，便有一座由幾十臺空氣源熱泵整齊排列而成的宏大設(shè)備群，類似這樣的區(qū)域能源站，供熱量少則200KW，大的近20000KW，目前總共建成了44座，散布在縣城的各個角落，彰顯著這座城市的不同。

本文章將完整復(fù)盤趙縣大型空氣源熱泵集中供暖項目的整個歷程。 一、打造 “趙縣模式”，推動行業(yè)跨越向區(qū)域集中領(lǐng)域 長期以來，空氣源熱泵以靈活、穩(wěn)定、節(jié)能、環(huán)保等特點，廣泛應(yīng)用在集中供熱覆蓋不及的分布式供暖中，使用效果得到了廣泛驗證。但是像趙縣這樣，完全替代熱電聯(lián)產(chǎn)、區(qū)域鍋爐房等集中供熱形式，應(yīng)用在整個城市，尚算頭一遭，是獨一無二的“趙縣模式”。

1.1 供暖范圍大項目服務(wù)整個趙縣城區(qū)，供熱范圍內(nèi)建筑總面積407萬㎡，總供熱能力達到了139680KW。 1.2 分布式集中供暖，應(yīng)用靈活趙縣原本由兩個熱電廠集中供熱，現(xiàn)在由44座區(qū)域能源站提供分布式集中供暖，大大縮短了供熱半徑。 1.3 單個區(qū)域能源站規(guī)模大44座能源站中，規(guī)模最大的白云天州站供熱面積達到了648461㎡，供熱能力18720KW。 1.4 無人值守、自動管理搭載智能控制系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以在PC和移動端實現(xiàn)遠程查看、開關(guān)、調(diào)整參數(shù)的自動管理效果。 1.5 運行成本低、節(jié)能效益高截止2020年3月15日24時，采暖時長4個月，采暖季費用約13.23元/㎡，比同期燃氣鍋爐采暖省51%。 二、方案定檔歷程回顧，歷史性工程奠基 趙縣城區(qū)供熱范圍內(nèi)建筑總面積407萬㎡，原依靠利民熱電廠、趙縣熱電廠產(chǎn)生的高溫蒸汽作為熱源，由于設(shè)備老化、小馬拉大車、供熱事故頻發(fā)等嚴重問題，難以滿足趙縣日益增長的供熱需求。 2018 年 10 月 26 日，趙縣中機國能熱源供熱有限公司成立，結(jié)合趙縣城鎮(zhèn)發(fā)展規(guī)劃，為趙縣制定了清潔能源供熱解決方案，拋棄傳統(tǒng)燃煤鍋爐等高耗能高污染供熱模式，經(jīng)過 2018-2019 采暖季運行及調(diào)研，最終決定采用空氣源熱泵作為清潔供熱方式。 該項目供暖末端建筑面積407萬㎡，末端形式為暖氣片+地暖。 根據(jù)2018-2019采暖季運行資料，對供熱項目改造方案確定提供了有利支撐，本項目涉及工程范圍：熱源站的重新分布，老舊管網(wǎng)的合理改造、電力配套等，總投資見表3-1：

表3-1

三、44座區(qū)域能源站拔地而起，支脈管網(wǎng)遍及全城 方案定檔之后，建設(shè)工作隨即跟上，根據(jù)方案設(shè)計，改建44座熱源站，其中居民供熱站36座。 匯總2019-2020年冬季36座居民熱源站實際覆蓋的供熱區(qū)域、總建筑面積、熱源設(shè)備標(biāo)牌總耗電功率及總供熱能力等見表4-1：

表4-1

為匹配末端用戶冬季取暖用熱需求，對原有管網(wǎng)進行改造：

3.1 整體管網(wǎng)形式為支狀管網(wǎng)，呈樹枝狀布置，布置簡單，基建投資少，運行管理方便。3.2 熱網(wǎng)鋪設(shè)方式有地下直埋式和地上架空式兩種，兩種各占50%，無地溝敷設(shè)形式。3.3 管網(wǎng)供熱半徑保持在2公里以內(nèi)，大部分在1公里以內(nèi)。 供熱半徑指的是從熱源到最遠熱用戶的管道長度，一般熱電廠供熱半徑可以達到20公里以上，長途輸送的熱量損失極其嚴重，還會帶來冷凝水回收等一系列問題。 空氣源熱泵區(qū)域能源站布置靠近用戶端，通過降低供熱半徑，大大降低了熱量損失，熱源站供熱半徑統(tǒng)計表如下：

表4-3

四、設(shè)計方法集大成，八大角度透析案例 4.1大回風(fēng)面積比通過對設(shè)備及風(fēng)道優(yōu)化設(shè)計，增大回風(fēng)面積比，有效降低局部空氣死循環(huán)情況的發(fā)生，實現(xiàn)機組高效運行。 4.2 串并聯(lián)加熱技術(shù)項目采用串聯(lián)二級加熱形式，根據(jù)供暖季的負荷變化情況，還可以實現(xiàn)一、二級模式切換。充分匹配管網(wǎng)實際情況，降低系統(tǒng)運行能耗。 4.3 節(jié)能控制技術(shù)智能模塊化控制，實現(xiàn)按需分配。當(dāng)末端負荷變化時，調(diào)節(jié)機群啟動百分比，降低機群運行能耗;同時單臺機組可以根據(jù)末端負荷變化自動卸載和加載。 4.4超低溫噴氣增焓機組采用高效噴氣增焓壓縮機，適應(yīng)當(dāng)?shù)睾錃夂蛳赂邏嚎s比和高壓差工況，低溫條件下制熱能力衰減系數(shù)小，運行能效高。可控制安全的排氣溫度，穩(wěn)定性好。 4.5 AI智能除霜技術(shù)采用高效四通閥、換熱器材料優(yōu)化、智能判定邏輯等技術(shù)，解決冬季化霜封堵死機問題，減少結(jié)霜概率，把握除霜時機。 4.6 群控自動管理技術(shù)搭載智能控制系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將現(xiàn)場的水溫、機組運行狀態(tài)等呈現(xiàn)在PC和移動端，實現(xiàn)強大的遠程查看、控制、調(diào)節(jié)的自動管理效果。 4.7 最佳性能組合根據(jù)趙縣環(huán)境溫度分布特點、針對性的調(diào)整空氣源熱泵能效，將空氣源熱泵的效率發(fā)揮到最大。 4.8 冷凝水集中排放各熱源站站點冷凝水集中排放設(shè)計，并配備電伴熱防凍，保證冷凝水冬季不結(jié)冰，排放不會對居民生活造成困擾。 五、首戰(zhàn)大捷，采暖費13.23元/㎡，經(jīng)濟效益喜人 項目于2019年11月開始交付并投入使用，一整個采暖季的平穩(wěn)運行過后，對全縣36所熱源站對應(yīng)的73個供熱區(qū)域進行了實地調(diào)查，收回問卷數(shù)量為356份，均為有效答卷。問卷調(diào)查覆蓋了趙縣全縣范圍。在所有調(diào)研熱用戶中，大部分熱用戶家中室溫保持在18℃-22℃，既滿足了熱用戶要求，又沒有浪費能源。對本采暖季室溫統(tǒng)計如下表：

表6-1

截止2020年3月15日24時，采暖時長4個月，空氣源供熱系統(tǒng)總用電量為100372522度電，實際繳納電費4300萬元，采暖季耗用電費約13.23元/㎡，詳見表6-2，初年便取得了喜人的成果。

表6-2

其中部分站點由于電網(wǎng)不能就位等因素，采用燃氣鍋爐作為熱源，每個采暖季燃氣費用約 27.27 元/㎡，詳見表6-3。在河北地區(qū)采暖季時天然氣的供應(yīng)非常緊張，且運行穩(wěn)定性較低。

表6-3

對比分析可知：采用空氣源熱泵供熱相比天然氣鍋爐供熱節(jié)省成本51%，每個采暖季可節(jié)約運行費用5714萬元，取得經(jīng)濟效益十分驚人。 六、先進經(jīng)驗總結(jié)，深遠潛力待挖掘 6.1 末端熱水二次梯級利用由于2019年至2020采暖季需要按時供熱，施工周期比較緊張，大面積的暖氣片和地暖用戶采用了同一管網(wǎng)并聯(lián)使用，導(dǎo)致部分用戶家里溫度過高，浪費了一部分熱量。改進措施：將部分采用暖氣片回水及供回水混合后作為地暖供水。

6.2 二次換熱改為一次直供目前城區(qū)還有少部分站點采用的是二次換熱方式，強制提高空氣源熱泵的供水溫度，降低空氣源熱泵的效率，從而增加運行費用。改造措施：將部分不匹配站點供熱形式由二次換熱改為一次直供。

6.3 運行方式實現(xiàn)不停機降耗運行在空氣源熱泵的供熱工作中，部分設(shè)備停機時，空氣源熱泵的冷凝器會散失一部分熱量，往往都是通過關(guān)閉膨脹閥、或者進出水口做二通閥實現(xiàn)變流量設(shè)計等來緩解此問題。改進措施：對空氣源熱泵的蒸發(fā)器和風(fēng)機進行優(yōu)化設(shè)計，配合串并聯(lián)的優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計，實現(xiàn)空氣源熱泵的冷凝器零熱損來降低耗能。

6.4 模塊自動調(diào)溫設(shè)定在整個采暖季期間、末端負荷是隨著環(huán)境溫度而變化，通常在運營期間會在環(huán)境溫度發(fā)生比較明顯變化的情況下調(diào)節(jié)供水溫度，存在嚴重滯后性。改進措施：針對此項目進行一個采暖季的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，設(shè)計一款適合本項目的溫度補償器，即根據(jù)環(huán)境溫度自動調(diào)溫系統(tǒng)在滿足供熱需求的情況下高效節(jié)能。

6.5 盡量降低管網(wǎng)輸送距離針對空氣源熱泵熱源站的選址影響因素較多，而部分熱源站距離末端用戶較遠，熱水輸送過程的熱損失較大。改進措施：針具實際情況規(guī)劃熱源站位置，比如在樓頂采用更小型的設(shè)備供熱，這樣震動和風(fēng)噪上都能在一個合理的接受范圍，同時管網(wǎng)的熱損較低。

6.6 跑冒滴漏”問題排查供熱系統(tǒng)中“跑冒滴漏”問題，甚至還存在小部分用戶不正確的“偷水、漏水”等行為。在整個運營期間由于有老舊供熱系統(tǒng)，跑冒滴漏嚴重，補水量達到了139238噸。改進措施：在運營前對整個供熱系統(tǒng)管網(wǎng)、末端進行檢查，運營過程中加強維護管理。

七、用戶真實體驗，比數(shù)據(jù)更動人 隨機采訪當(dāng)?shù)鼐用瘢儐柨諝庠礋岜貌膳杏X有何不同。受訪用戶話一開閘便像竹筒倒豆子一樣表達支持： “以前用的集中供暖不穩(wěn)定，有的時候熱得燥，有的時候卻根本不熱，使用效果不穩(wěn)定，現(xiàn)在室溫基本沒有波動，常年非常暖和;去年冬天，明顯的感覺到霧霾天少了，天更藍了，灰塵也更少了。車站附近的那家賓館，有紐恩泰的技術(shù)人員長期值守，有了問題隨時過去處理，我們當(dāng)?shù)厝硕贾溃睦锖芴崱！?/p>

好的產(chǎn)品和技術(shù)，不一定是要顛覆人們的生活，冬天更暖和一點，天更藍一點，心更踏實一點，也就夠了。 空氣源熱泵城鎮(zhèn)集中供暖，獲得了行業(yè)前所未有的關(guān)注，“趙縣模式”究竟算不算成功?成功經(jīng)驗?zāi)懿荒軓?fù)制? 八、政府與專家評議先進性，推廣“前哨”穩(wěn)固成“橋頭堡” 月前，河北省趙縣主城區(qū)空氣源熱泵分布式集中供暖項目”評議會在河北趙縣隆重召開！會議成立的專家評議組，通過了解項目的背景、技術(shù)指標(biāo)、運行狀況、經(jīng)濟和社會效益等內(nèi)容，結(jié)合現(xiàn)場實地考察，通過質(zhì)詢研討，一致認為：該項目是目前空氣源熱泵國內(nèi)供熱面積最大的示范項目，綜合指標(biāo)達到國內(nèi)領(lǐng)先水平。

如果說“趙縣模式”的開創(chuàng)，是空氣源熱泵推向城鎮(zhèn)供暖的“前哨”，那么經(jīng)過了一個采暖季良好使用效果，經(jīng)過了政府工作人員和領(lǐng)域?qū)＜业囊恢抡J可之后，“前哨”最終穩(wěn)固成為一座“橋頭堡”。