多能耦合供热系统的探索与实践

M3712025.03 01企业介绍 美的集团 ToC与ToB业务并驾齐驱，创新型业务快速成长，形成“1+3+N”业务结构 美的集团经营业绩 全球范围内卓越的经营业绩表现 2024上半年营收2181亿，净利208亿！双双创历史新高 核心业务 聚焦楼宇产品、服务及相关产业 我们的业务方向覆盖暖通、电梯、楼宇控制、能源等与智慧建筑息息相关的方方面面 楼宇智能化 能源管理 暖通系统HVAC 电梯业务Elevator Energy Management美通能源、iBUILDING碳排查、能源管理、节能改造等 Building IntelligenceMidea、KONG楼宇自控、智能化工程 LINVOL、WINONE扶梯、货梯、客梯、别墅电梯专业品质及服务 Midea、MDV、鲲禹、CLIVET低碳舒适环境解决方案 第2届新能源供热高质量发展研讨暨技术展示会 暖通业务氟系统 MDV为客户提供量身定制的空气空间 —水系统暖通业务 鲲禹零碳能源+多场景解决方案 电梯业务 LINVOL数智电梯、WINONE专业货梯 楼宇智能化 美控智慧建筑，赋宇新生 01 背景 碳排放权就是发展权 习近平总书记提出“3060”碳排放国家战略目标 2030年前二氧化碳排放力争达到峰值2060年前努力争取实现碳中和 。国务院《2030前碳达峰行动方案》 工业领域要加快绿色低碳转型和高质量发展，力争率先实现碳达峰。建设绿色工厂和绿色工业园区，推进工业领域数字化智能化绿色化融合发展，加强重点行业和领域技术改造。 ·2016年，中国成为最大碳排放国。2018年，中国碳排放占亚洲50%以上，占全球1/4以上。·中国人均碳排放量呈显著上升趋势，2006年超过全球均值，2013年超过欧盟均值。 02思考借鉴 美的多场景智慧供暖解决方案 美的大水机热泵 新能源供热高质量发展研过暨技术展示会涡旋热泵 全球暖通空调行业领导者 螺杆热泵 离心热泵 制冷：100-610RT/制热：106-630RT水源工况-制冷：蒸发器出水温度5-15℃、冷凝器进水温度10-25℃水源工况-制热：蒸发器进水温度10-25℃、冷凝器出水温度40-60℃ 制冷：50-145RT/制热：170-540kW水环式-制冷：冷凝器进水温度10-30℃、进出水温差4-11℃、用户侧出水温度：4-15℃水环式-制热：蒸发器出水温度4-20℃、用户侧出水i温度：35-55℃、进出水温差3.5-9℃ 制冷：130-1800RT制热：150-2000RT蒸发器进水温度范围：10-32℃冷凝器出水温度范围：40-60℃ 全系列IPLV一级 制冷：340-920kW/制热：360-950kW制冷环境温度：0-48℃制热环境温度：-15-48℃/-20-46℃冷水温度范围5-20℃热水温度范围：20-50℃ 制热：108-680RT蒸发器出水温度7-40℃、冷凝器出水温度60-85℃、满负荷进出水温差4-20℃ 制冷：250-2200RT制热：280-2500RT蒸发器进水温度范围：10-32℃冷凝器出水温度范围：40-60℃ 制冷：265-470kW/制热：260-440kW冷冻水出水温度5~20℃热水出水温度20~55℃环境温度：制冷-15~48℃，制热-15~48℃ 制冷：75-460RT/制热：75-440RT制冷环境温度：10-48℃制热环境温度：-10-30℃，冷水温度范围：5-20℃,热水温度范围：25-55℃ 制冷：325-3000RT/500-2100RT（制冰）制热：400-3300RT/3000-10000kW蒸发器出水温度范围：5~-18℃（制冰)冷凝器出水温度范围：60-85℃ 热泵产品-应用范围 03 耦合系统探索与实践 耦合热泵-工作原理 空气源热泵 水源热泵 有水源的项目，通过二台单冷离心机组的组合，可轻松实现更高的热水温度。利用冬季闲置的单冷机组通过组合供热的方案成本优势明显，并且不影响机组制冷效率。 热泵应用最重要的就是热源多数项目不具备采用水源或者地源的条件，只有空气源基本不受条件限制，使用相对方便。 离心与风冷热泵的组合，相互弥补了各自的缺点，风冷机组解决了离心机没有热源问题离心机解决风冷热泵热水温度不够高，占地面积大，成本高的问题。 目前，多数的工业项目，实验室和数据中心项目，都需要冬季供冷，组合方案在供冷同时供热的应用上独具优势，不但控制稳定，运行效率还特别高。 耦合热泵-水水耦合 1.需求场景：通过高效热泵（可结合板换配置工艺流程）以中深层地热为热源，实现中深层地热20℃C回灌，同时加热热网回水，在热网回水40℃的工况下，供水温度达到80℃，实现40℃的输送温差。中深层地热井出水流量一般为100t/h，单井配置泵站，输送至大热网并网运行，多口地热井形成多热源联网。2.热泵与板换工艺结合：中深层地热60℃C出水，可结合板换进行中间换热，为高效热泵提供稳定的余热热源。 耦合热泵-空气源与水源耦合 五大模式：直供模式、蓄热模式、蓄热供热模式、联合供热模式、夏季制冷模式 风冷主机采用超低温型，环温较低时，采用耦合模式：烈焰机组提高水温，经过水箱后再进入热泵主机进行再加热，保证高温出水（80℃）的稳定性 3.环温较高时，采用直供模式：仅烈焰机组工作可供60℃C的水输送至未端供暖，节能效率较高 耦合热泵-能源子站 第2届新能源供热高质量发展研讨暨技术展示会 实现分布式供热 可分时段变温控制 供热需求温度实时变化某些供热未端调节能力差气候补偿器-温度调节 耦合热泵 第2届新能源供热高质量发展研讨暨技术展示会 远程输送20~30度温差，大幅降低工程成本 热泵安全 耦合供热方式，有效降低一次供热温度，提高供热温差2~3倍 降低了热泵的提升力热泵运行更稳定 合适蓄水 多能互补 35度中间水，适配多种热源，数据中心排热，风冷热泵，太阳能，工业废热 温差越大，蓄热量越大，可提高2~3倍 方案优势 耦合热泵优势 传统离心热泵的痛点 直以来，离心热泵机组，都顶着节能环保的光环，导致大家对其固有的缺陷相对比较容忍，近年随着热泵技术越来越热，热泵的出水温度也越来越高的情况下，热泵的缺点也被放大到不能忽视的程度，很多项目已经出现无法正常运行的情况，传统热泵的三大痛点如下： 通过组合方式供热，让机组供热提升力大幅下降，冬夏季工作压头一样，这种低压头制热可一举将传统热泵的三大痛点彻底解决。 降载能力弱 运行效率差 提升力太高 组合热泵可实现最高85度热水（北方地区）组合热泵出水不超过50度时，（南方地区）可提升机组安全性和降载能力，根治喘震并大幅提升制冷效率，让机组申请一级能效标签和绿建再无任何障碍。 传统热泵，冬季运行高提升力，夏季低提升力，严重夏季制冷运行的效率，热泵机组制冷效率比单冷机组衰减20%以上。 高压头的制热模式，导致机组很难降载到40%负荷以下，部分机组只能降到70%负荷，部分负荷效率也不能提高。 超过40度的提升力，让机组工作在极端恶劣的工况下高压头运行，机组极易喘震。 方案优势 台机组联合供热，单台机组的温度提升要求大幅降低，工况改善明显，可将单机做热泵易喘震，降载能力差，部分负荷效率差等问题彻底根治。 常规单台机组实现热泵功能，对供冷效率影响非常大，将二台单冷机组通过组合的方式供热，对机组的制冷效率完全没有影响。 利用冬季闲置的单冷机组，通过组合方式供热，相对单台高温热泵，运行成本低 灵活稳定 上下游机组可任意组合，上游机维持热水温度下游机维持冷水温度，运行更稳定，有高品位热源时，可只用上位机。 发展趋势 暖通行业的新趋势是中温供冷，冬季制冷，低温供热，热泵代替锅炉，多能互补这些，组合热泵与能源总线模式与这些趋势吻合，是低碳发展的新方向 04 样板工程 ，该项自位于山东省德州市，是新旧动能转换示范工程项目和省重点项目，占地面积505亩，是亚洲单体面积最大的文洛式智能玻璃温室，主要生产不同品种的番茄等。 ·德州市地热资源年可采量达5亿立方米，目前已探明地热资源储量约500亿立方米，占山东全省总量的21.4% 小番茄是喜温作物 山东地区全年气温分布情况 ·适宜生长温度范围大致在15~33℃·低于10℃时生长会停止 每年6-7个月的供热期，消耗天然气：约1100万m²；德州非居民用天然气价格：4.18元/m²C02排放量：2.42万吨/年 负荷率<37.5%供回水：50度/35度系统综合能效：23.46 负荷率>75%供回水：80度/35度系统综合能效：4.49 供回水：65度/35度 实践案例一德州财金智慧农业园 、美控智慧能源综合解决方案，包含美控NZ零境能源管理系统、云能效平台、KONGDDC、传感器、电动阀、流量计、热量表等。 可根据室外环境温度变化，以及种植温室的用热需求，自动控制出水温度、流量，保证全系统高效、节能、稳定运行。系统对地热井的水位、温度、流量和系统能耗、系统供热量、系统COP等数据实时监测，实现高效管理、科学利用。 实践案例德州财金智慧农业园 在美的软硬件一体化供热解决方案的加持下，德州市智慧农业产业园一产季节约能源成本1500余万元，相当于每年节约标准煤1.02万吨减排二氧化碳2.42万吨，为打造零碳产业园区，实现双碳目标增添动能。 样板案例一空气源热泵与高温螺杆耦合 ·产业园供暖面积为10万平方米，采用集中供热方案。 共计有6套超低温空气能热泵采暖系统。本项目装机容量为24台制热量155kW定频烈焰超低温空气能热泵，合计总制热量为3.72MW。 ·原供暖方式为电热锅炉+蓄热采暖。 由于电热锅炉效率太低、运行费用较高，整个园区的供暖热源系统进行了改造。 搭配高温螺杆热泵1台，缓冲水箱1个 系统方案 集中采暖热水供回水温度为45/40℃，采用一级泵变流量闭式系统，系统补水点设置定压补水装置，高点设置排气装置。 系统与管网连接方式为能源站间接连接 典型案例一广阳岛生态设施建设工程 项目简介 项目所在地重庆广阳岛，规划建筑面积20万㎡，含国际会议中心、云水小筑(超五星酒店)、大河文明馆、长江书院。项目按照“绿色、低碳、循环、智能”的理念进行建设，尽可能提高生物质能、水地源、太阳能等清洁能源的使用，确保全岛清洁能源利用率达到100%，岛上设有南北两个冷、热源能源。 美的楼宇科技为其提供了一站式能源解决方案，充分利用江水源、地源热等清洁能源冬季通过热泵机组提升，为未端用户供热；夏季通过变频离心机、螺杆机组为系统供冷另外，配置双工况冰蓄冷系统实现紧急供冷、电力调峰及减少配电负荷， 暖通工程相比传统方式每年合计节约能耗513.4万度电，节能约2055吨标煤，节能率达52.3% 板案例一烟气余热回收污水源、地源 装机方案 北京大兴国际机场项目 北京大兴国际机场位于北京大兴区，与天安门的直线距离46km，距雄安新区55km。 烟气余热离心热泵机组CCWE1536HV10R5台·地源变频离心热泵机组CCWE1735HV10R2台·污水源热泵机组LSBLGHP435/MCF2台 总投资约800亿元，一期将建设4条跑道、150个客机坪，年旅客吞吐量7200万人次。建成后将成为我国乃至世界范围内的超大型国际航空综合交通枢纽之一。主航站楼和配套服务楼、停车楼总建筑规模约140万平方米，主航站楼约70万平方米。 项目特点 地源热泵及烟气余热利用机组为机场办公楼、生活区提供50度供热、污水源热泵为配餐楼提供55度供热： 特殊定制烟气余热利用机组采用不锈钢钢换热器，主要部件、配件经过专业防锈处理；所有离心热泵机组均采用高压变频启动，启动电流小，无需无功补偿柜。 祥板案例一数据中心余热回收 装机方案 西藏宁算云计算中心 项目位于西藏拉萨，数据中心建筑面积3000+m，作为高能耗的数据中心建筑，降低PUE指标已成为