产业报告2023丨案例篇:二、典型案例 2.中燃热力分布式清洁供暖项目_社会热点_资讯

产业报告2023丨案例篇:二、典型案例 2.中燃热力分布式清洁供暖项目

第三篇案例篇

二、典型案例

2．中燃热力分布式清洁供暖项目

专家评语：中燃暖居采用分布式能源、多能互补、绿色低碳等创新技术来解决建筑的综合供能需求，构建的数字智慧建筑供能和人居环境控制系统具有良好的安全性、稳定性、舒适性和经济性，可以解决长江中下游等地区日益强烈的冬季采暖需求。

关键词：燃气锅炉、空气源热泵、耦合、分布式供暖。

（1）项目概况

该项目来自东风汽车集团十堰基地“三供一业”中的供暖移交，东风汽车集团将原锅炉房及内部设备、庭院管网、楼栋立管等移交给十堰东风中燃公司，拆除不可利用的设施后改扩建能源站，新建庭院管网、楼栋立管，并运营管理。项目现场如图4-9所示。

51厂供热面积15.1万平方米，供暖户数2107户；52厂供热面积15.06万平方米，供暖户数2092户。均为砖混结构非节能老旧建筑，建设年代久远缺乏维修，大多建筑外墙无保温材料，保温性能差，室外热力管道为架空敷设，室内末端用热形式为散热器片。51厂有14台700kW燃气全预混冷凝模块锅炉和54台V140型燃气吸收式空气源热泵；52厂有14台700kW燃气全预混冷凝模块锅炉和50台V140型燃气吸收式空气源热泵。以燃气吸收式空气源热泵提供基础负荷，当无法满足供热需求时，启动燃气锅炉；热泵设计供回水温度为50℃/40℃，锅炉设计供回水温度为75℃/55℃，板换二次侧设计供回水温度为60/40℃，流量3.5～4.5千克/（小时.平方米）。

图4-9 现场图片

（2）主要技术及创新点

为满足长江中下游地区非传统采暖区域用户日益强烈的冬季采暖需求，解决燃气壁挂炉、电空调和电暖器等分散式采暖能耗高、不利于节能减排、存在安全隐患、加重百姓经济负担等弊端，中国燃气集团推出了中燃暖居工程。中燃暖居工程以小区域的居民住宅或公共建筑为对象，采用分布式能源、多能互补、绿色低碳等创新技术来解决建筑的综合供能需求，构建的数字智慧建筑供能和人居环境控制系统，具有着良好的安全性、稳定性、舒适性和经济性。

中国燃气根据多年的市政系统运行经验，集成了当前最先进的技术和理念，创新性地研发了具有中国燃气特色的中燃暖居工程技术体系。技术体系由智慧供热云管理系统、高效节能热源系统、智能供热输配系统、室内智能温控系统和智能顾客关系管理（Customer Pelationship Management，CRM）客服系统等五大系统构成，通过智慧、高效的全系统管理，提高建筑内居住、工作微环境质量。

目前，暖居工程的部分项目以天然气作为能源，采用燃气空气源热泵配合燃气冷凝锅炉机组耦合的方式供热，既要考虑运行成本，又要考虑系统运行的高可靠性。在工程实践中，为解决南方分布式供暖采暖季内热负荷变化大、高峰采暖时间短、用户逐年发展初期分布不规律等众多不利因素的影响而研发了燃气锅炉+燃气空气源热泵并联耦合分布式供暖技术。该技术的核心为分阶段变流量的质调节，是将供暖按照室外温度的高低分成若干个阶段，在室外温度较低的阶段保持设计流量，采用质调节方法运行；在室外温度较高的阶段则保持较小的流量，仍然采用质调节的方法，既节约了运行成本又满足了系统运行的可靠性要求。

燃气锅炉+燃气空气源热泵并联耦合解决了串联耦合的阻力过大问题，但需要解决水流分配、稳定压差、热泵与板式换热器混水等复杂的控制问题，否则热泵处压力不够将无法满足热泵的流量要求。该技术中热泵与锅炉的高效工作区间不同，热泵制取热水温度较低，锅炉可制取高温热水，初未寒期由热泵承担供热任务，同时考虑系统的可调性，还需根据末端用户采暖要求确定耦合比例和运行策略。

①燃气空气源热泵与燃气锅炉串联。

燃气空气源热泵与燃气锅炉采用串联方式，如图4-10所示。从用户回来的低温水经过循环泵加压后输送给燃气空气源热泵系统，加热后变为中温水。在室外温度较高满足供热需要时，中温水输送到供水母管；不满足供热需要时，中温水经过板式换热器与燃气锅炉输送的高温水进行换热升温，升温后的中温水通过供水母管输送到热用户。

通过调节循环水泵频率，恒定各阶段相对流量比。在初寒期和末寒期，供热总量在燃气空气源热泵供热能力之内，打开调节阀1关闭调节阀2，通过燃气空气源热泵的开启台数来实现供热质调节。在此阶段，空气源热泵承担全部的供热任务。空气源热泵加减载机的条件为：目标供（回）水温度±允许值，为避免频繁启停机组，增加延续时间作为必要条件。在严寒期，燃气空气源热泵供热能力不足时，打开调节阀2关闭调节阀1，改变二次中温水流向，开启燃气锅炉一次高温水系统，二次中温水经过板式换热器与一次高温水进行换热升温，升温后的二次中温水输送到供水母管，输送到热用户。

图4-10 燃气空气源热泵与锅炉串联

②空气源热泵与锅炉并联

从用户回来的低温水经过循环泵加压后分为两部分，一部分低温水输送给空气源热泵系统，加热后变为中温水输送到供水母管；另一部分低温水经过板式换热器与燃气锅炉输送的高温水进行换热变为中温水。两部分中温水在供水母管混合后输送到热用户，如图4-11所示。

图4-11 空气源热泵与锅炉并联

循环水泵以所标定的系统总流量为调控目标，通过变频调节水泵频率，从而实现各阶段流量恒定。

板式换热器进口电动调节阀的调控目标为空气源热泵出口流量对空气源热泵系统进行定流量调节；同时，根据不同供热阶段设定空气源热泵系统流量的上下限值，当流量超过限值时板式换热器进口电动调节阀不进行调整。

燃气空气源热泵系统出口电动调节阀调控目标为空气源热泵系统所需压差。通过对空气源热泵系统出口电动调节阀的开度调整，实现燃气空气源热泵系统供回水压差恒定。

供热站总体调控目标为供水温度或回水温度，在初寒期和末寒期，流量满足热泵系统，供热总量在燃气空气源热泵供热能力之内，板式换热器前电动调阀全关，由空气源热泵承担全部的供热任务，加减载机控制条件与串联时相同。

在严寒期，燃气空气源热泵供热能力不足时，流量增加，由板式换热器前阀门恒定热泵系统流量，由空气源系统出口调节阀恒定压差，供热站以供回水温度作为控制目标。

③串并联方式的比较。

无论采用串联还是并联方式，从能源利用角度来说差别不大。采用串联方式时，中温水依次流经热泵和板式换热器，水流稳定，依次升温，便于控制，但会增加供热站内总阻力。采用并联方式时，热源处总体压降较小，但需要解决水流分配、稳定压差、热泵与板式换热器混水的复杂控制。

串联模式系统阻力增加0.12兆帕左右，并联模式系统阻力小于串联模式，但须考虑压力平衡点，经过锅炉板式换热器换热的回水压力需与热泵机组入口压力相当，防止出现热泵压力不够，无法满足热泵流量。

末端如果是暖气片形式，设计供回水温度15℃时热泵功率是8千瓦时，推荐采用串联模式，当热泵是140千瓦时，推荐采用并联模式；末端如果是地暖形式，推荐采用并联模式。

当热泵与锅炉耦合控制时，首先对设备进行优先级排序。供热站热源形式有燃气空气源热泵、燃气预制冷凝模块锅炉。其优先级顺序为燃气空气源热泵优于燃气预制冷凝模块锅炉。

启动时先根据所需热量和温度初设启动设备的台数，逐次启动。启动完成后，根据条件判断加减载，加载时，优先加载优先级高的设备，然后加载优先级低的设备，减载时反之。

④结论与建议。

在锅炉与热泵耦合系统中，为实现自动控制，在供热站内安装必要的仪器仪表，提供数据支撑，包括供回水总管压力、温度、流量（热量），热泵和板式换热器后压力、温度、热量，锅炉前后压力、温度、热量；补水系统：液位、流量、压力，供热站电、燃气表等。

热泵与锅炉的高效工作区间不同，热泵制取热水温度较低，锅炉可制取高温热水，初未寒期由热泵承担供热任务，同时考虑系统的可调性，建议根据末端用户供热方式确定耦合方式。

采用串联方式，锅炉与热泵的配备以当地温度、湿度情况作为参考。调节方式采用分阶段变流量的质调节。

该技术已收录于中燃集团组编的中燃暖居工程技术专著《南方供暖实用技术》中（第三章第一节），如图4-12所示。

图4-12 《南方供暖实用技术》

（3）商业模式

供暖市场化改革项目，3年（2020-2023年）内改造完毕，十堰东风中燃公司负责运营。

（4）可推广性分析

十堰市年平均温度14.3℃，极端最高气温41.4℃，极端最低气温-17.6℃，供暖室外计算温度-1.5℃，冬季通风室外计算温度1.9℃，冬季空气调节室外计算温度-3.4℃，冬季空气调节室外计算相对湿度70%，冬季室外平均风速1.1米/秒，冬季日照百分率35%，多年平均降水量769.6毫米，区内年总平均降水日数115～120天。

十堰市在夏热冬冷地区供暖方面代表性较强，且居民具有一定的冬季采暖习惯，对于在我国非传统采暖区域推广分布式供暖具有借鉴和指导意义。技术路线主要设备能效比较高，热泵COP约1.4，燃气锅炉热效率95%；供暖模式运行能达到设备最佳运行状况，锅炉+热泵并联方式运行相比单纯锅炉供暖模式节能15.75%，从而达到节能降耗的目的。

（5）综合效益

按照国家有关政策要求，东风汽车集团“三供一业”供暖业务需完成社会化移交。十堰基地的供暖移交项目由在用暖的东区和西区停暖片区两片组成，东区由白浪铁路处、茅箭医院、47厂、50厂、51厂、52厂等6个居民小区组成；西区停暖片区由54厂、62厂、64厂、铁路处等4个居民小区组成，总面积83.59万平方米，涉及居民1.27万户，建筑建设年代久远年久失修，建筑保温性能差，寻找经济高效、安全稳定的供暖技术路线，对于确保供暖效果、顺利完成移交过渡和项目健康运营至关重要。

经过实际运行验证，年供热天数90天，设备稳定性较好，供热规模经济合理，平均室温18～22℃，用户满意度高，采暖率77.25%，供热设施和面积比较匹配。

（6）单位简介

中国燃气控股有限公司是中国最大的跨区域综合能源供应及服务企业之一，在香港联交所主板上市。通过多年的发展，中国燃气成功构建了以管道天然气业务为主导，液化石油气、液化天然气、车船燃气、绿色城市运营、综合能源服务、燃气设备及厨房用具制造、网格电商并举的全业态发展结构。

深圳中燃热力发展集团有限公司是中国燃气下属全资子公司，以投资、建设、运营分布式能源、燃气发电、集中供热、暖居工程（单供暖、冷暖联供、多恒）、综合能源供应、智慧能源等为核心业务，充分利用多种清洁能源和可再生能源为用户提供多能互补综合能源服务的专业公司，是中国燃气负责暖居工程开发建设运营的实体公司。在国家部署碳达峰、碳中和战略新形势下，中燃热力响应国家节能减排等政策号召迅速布局，已建成投运的楼宇型分布式能源、区域型分布式能源、综合能源供应、城市大型集中供热、分布式集中供暖等类型的热电项目和合同能源管理项目遍布全国近120个地市。

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