趙縣，是空氣源熱泵用于整個(gè)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(xiàng)目!
　　趙縣整個(gè)縣城主城區(qū)，每隔幾公里，便有一座由幾十臺(tái)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(gè)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(xiàng)目的整個(gè)歷程。
　　一、打造 “趙縣模式”，推動(dòng)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(diǎn)，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(yàn)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(gè)城市，尚算頭一遭，是獨(dú)一無二的“趙縣模式”。
　　1.1 供暖范圍大
　　項(xiàng)目服務(wù)整個(gè)趙縣城區(qū)，供熱范圍內(nèi)建筑總面積407萬㎡，總供熱能力達(dá)到了139680kW。
　　1.2 分布式集中供暖，應(yīng)用靈活
　　趙縣原本由兩個(gè)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(gè)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(dá)到了648461㎡，供熱能力18720kW。
　　1.4 無人值守、自動(dòng)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(dòng)端實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程查看、開關(guān)、調(diào)整參數(shù)的自動(dòng)管理效果。
　　1.5 運(yùn)行成本低、節(jié)能效益高
　　截止2020年3月15日24時(shí)，采暖時(shí)長4個(gè)月，采暖季費(fèi)用約13.23元/㎡，比同期燃?xì)忮仩t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(yán)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(jī)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(yùn)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(xiàng)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(yùn)行資料，對(duì)供熱項(xiàng)目改造方案確定提供了有利支撐，本項(xiàng)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(jì)，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(shí)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(duì)原有管網(wǎng)進(jìn)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(yùn)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(yuǎn)熱用戶的管道長度，一般熱電廠供熱半徑可以達(dá)到20公里以上，長途輸送的熱量損失極其嚴(yán)重，還會(huì)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(jì)表如下：
　　表4-3
　　四、設(shè)計(jì)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(duì)設(shè)備及風(fēng)道優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(shí)現(xiàn)機(jī)組高效運(yùn)行。
　　4.2 串并聯(lián)加熱技術(shù)
　　項(xiàng)目采用串聯(lián)二級(jí)加熱形式，根據(jù)供暖季的負(fù)荷變化情況，還可以實(shí)現(xiàn)一、二級(jí)模式切換。充分匹配管網(wǎng)實(shí)際情況，降低系統(tǒng)運(yùn)行能耗。
　　4.3 節(jié)能控制技術(shù)
　　智能模塊化控制，實(shí)現(xiàn)按需分配。當(dāng)末端負(fù)荷變化時(shí)，調(diào)節(jié)機(jī)群啟動(dòng)百分比，降低機(jī)群運(yùn)行能耗;同時(shí)單臺(tái)機(jī)組可以根據(jù)末端負(fù)荷變化自動(dòng)卸載和加載。
　　4.4超低溫噴氣增焓
　　機(jī)組采用高效噴氣增焓壓縮機(jī)，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(yùn)行能效高?？煽刂瓢踩呐艢鉁囟?，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(jī)問題，減少結(jié)霜概率，把握除霜時(shí)機(jī)。
　　4.6 群控自動(dòng)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(jī)組運(yùn)行狀態(tài)等呈現(xiàn)在PC和移動(dòng)端，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的遠(yuǎn)程查看、控制、調(diào)節(jié)的自動(dòng)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(diǎn)、針對(duì)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(diǎn)冷凝水集中排放設(shè)計(jì)，并配備電伴熱防凍，保證冷凝水冬季不結(jié)冰，排放不會(huì)對(duì)居民生活造成困擾。
　　五、首戰(zhàn)大捷，采暖費(fèi)13.23元/㎡，經(jīng)濟(jì)效益喜人
　　項(xiàng)目于2019年11月開始交付并投入使用，一整個(gè)采暖季的平穩(wěn)運(yùn)行過后，對(duì)全縣36所熱源站對(duì)應(yīng)的73個(gè)供熱區(qū)域進(jìn)行了實(shí)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(fèi)能源。對(duì)本采暖季室溫統(tǒng)計(jì)如下表：
　　表6-1
　　截止2020年3月15日24時(shí)，采暖時(shí)長4個(gè)月，空氣源供熱系統(tǒng)總用電量為100372522度電，實(shí)際繳納電費(fèi)4300萬元，采暖季耗用電費(fèi)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(diǎn)由于電網(wǎng)不能就位等因素，采用燃?xì)忮仩t作為熱源，每個(gè)采暖季燃?xì)赓M(fèi)用約 27.27 元/㎡，詳見表6-3。在河北地區(qū)采暖季時(shí)天然氣的供應(yīng)非常緊張，且運(yùn)行穩(wěn)定性較低。
　　表6-3
　　對(duì)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(gè)采暖季可節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用5714萬元，取得經(jīng)濟(jì)效益十分驚人。
　　六、先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，深遠(yuǎn)潛力待挖掘
　　6.1 末端熱水二次梯級(jí)利用
　　由于2019年至2020采暖季需要按時(shí)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(fèi)了一部分熱量。
　　改進(jìn)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(diǎn)采用的是二次換熱方式，強(qiáng)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(yùn)行費(fèi)用。
　　改造措施：將部分不匹配站點(diǎn)供熱形式由二次換熱改為一次直供。
　　6.3 運(yùn)行方式實(shí)現(xiàn)不停機(jī)降耗運(yùn)行
　　在空氣源熱泵的供熱工作中，部分設(shè)備停機(jī)時(shí)，空氣源熱泵的冷凝器會(huì)散失一部分熱量，往往都是通過關(guān)閉膨脹閥、或者進(jìn)出水口做二通閥實(shí)現(xiàn)變流量設(shè)計(jì)等來緩解此問題。
　　改進(jìn)措施：對(duì)空氣源熱泵的蒸發(fā)器和風(fēng)機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，配合串并聯(lián)的優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)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(dòng)調(diào)溫設(shè)定
　　在整個(gè)采暖季期間、末端負(fù)荷是隨著環(huán)境溫度而變化，通常在運(yùn)營期間會(huì)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(yán)重滯后性。
　　改進(jìn)措施：針對(duì)此項(xiàng)目進(jìn)行一個(gè)采暖季的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，設(shè)計(jì)一款適合本項(xiàng)目的溫度補(bǔ)償器，即根據(jù)環(huán)境溫度自動(dòng)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(duì)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(yuǎn)，熱水輸送過程的熱損失較大。
　　改進(jìn)措施：針具實(shí)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(dòng)和風(fēng)噪上都能在一個(gè)合理的接受范圍，同時(shí)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(gè)運(yùn)營期間由于有老舊供熱系統(tǒng)，跑冒滴漏嚴(yán)重，補(bǔ)水量達(dá)到了139238噸。
　　改進(jìn)措施：在運(yùn)營前對(duì)整個(gè)供熱系統(tǒng)管網(wǎng)、末端進(jìn)行檢查，運(yùn)營過程中加強(qiáng)維護(hù)管理。
　　七、用戶真實(shí)體驗(yàn)，比數(shù)據(jù)更動(dòng)人
　　隨機(jī)采訪當(dāng)?shù)鼐用?，詢問空氣源熱泵采暖感覺有何不同。受訪用戶話一開閘便像竹筒倒豆子一樣表達(dá)支持：
　　“以前用的集中供暖不穩(wěn)定，有的時(shí)候熱得燥，有的時(shí)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(dòng)，常年非常暖和;去年冬天，明顯的感覺到霧霾天少了，天更藍(lán)了，灰塵也更少了。車站附近的那家賓館，有的技術(shù)人員長期值守，有了問題隨時(shí)過去處理，我們當(dāng)?shù)厝硕贾?，心里很踏?shí)?！?br>　　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(diǎn)，天更藍(lán)一點(diǎn)，心更踏實(shí)一點(diǎn)，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(yàn)?zāi)懿荒軓?fù)制?
　　八、政府與專家評(píng)議先進(jìn)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(xiàng)目”評(píng)議會(huì)在河北趙縣隆重召開！
　　會(huì)議成立的專家評(píng)議組，通過了解項(xiàng)目的背景、技術(shù)指標(biāo)、運(yùn)行狀況、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益等內(nèi)容，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)地考察，通過質(zhì)詢研討，一致認(rèn)為：該項(xiàng)目是目前空氣源熱泵國內(nèi)供熱面積最大的示范項(xiàng)目，綜合指標(biāo)達(dá)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(gè)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(rèn)可之后，“前哨”最終穩(wěn)固成為一座“橋頭堡”。
　　日前，北方“煤改電”前線傳來好消息，我國空氣能知名品牌——中標(biāo)山西稷山“煤改電”項(xiàng)目，為當(dāng)?shù)鼐用裉峁┛諝饽懿膳O(shè)備。
　　是一家專注于空氣能熱水器、采暖熱泵、商用熱泵等新能源產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)于一體的國家高新技術(shù)企業(yè)，同時(shí)也是我國最早進(jìn)軍北方采暖市場的品牌，曾連續(xù)中標(biāo)北京、河北、山西、河南、山東、陜西、天津、東北、西北等地?cái)?shù)百項(xiàng)“煤改電”工程，為北方近百萬家庭提供舒適節(jié)能的空氣能采暖。
　　作為北方“煤改電”的主力品牌，與山西早早“結(jié)緣”。早在2016年，山西“煤改電”之初，就為有“山西煤改電第一村”之稱的晉源區(qū)棗元頭村提供過空氣能熱泵，并憑借著優(yōu)異的取暖質(zhì)量和出色的節(jié)能效果，獲得當(dāng)?shù)卣陀脩舻囊恢抡J(rèn)可。
　　隨后，又連續(xù)中標(biāo)襄汾縣、河津市、沁源縣、清徐縣、長治縣、呂梁市、安澤縣、代縣、古交市、右玉縣、介休市、陽曲縣、和順縣等近百項(xiàng)“煤改電”項(xiàng)目，并不斷收獲著市場的好評(píng)。
　　因?yàn)楣┡Ч茫?襄汾古城鎮(zhèn)關(guān)村“煤改電”項(xiàng)目作為山西省新農(nóng)村建設(shè)的標(biāo)桿工程，在2018年3月22日成功登陸中央電視臺(tái)《聚焦三農(nóng)》“2018兩會(huì)特別報(bào)道-鄉(xiāng)村振興我建言”節(jié)目。在節(jié)目中，關(guān)村村民對(duì)空氣能采暖質(zhì)量和運(yùn)行效果進(jìn)行了高度評(píng)價(jià)。
　　不過，雖然在北方“煤改電”項(xiàng)目斬獲無數(shù)，但并沒有“吃老本”，一味停留在過去的榮耀上。為了給北方老百姓提供更好的采暖產(chǎn)品，多年來，一直不斷投入人力、物力、財(cái)力，對(duì)旗下空氣能產(chǎn)品進(jìn)行不斷的鉆研和開發(fā)。以本次中標(biāo)的低溫空氣能熱泵為例，目前大多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)的低溫空氣能熱泵僅能在-25度的環(huán)境里工作，而低溫空氣能熱泵卻能在-30度的環(huán)境里工作，而且更加節(jié)能省電、經(jīng)久耐用、更加適合北方居民使用。
　　此次中標(biāo)，意味著低溫空氣能熱泵再一次獲得政府的認(rèn)可，同時(shí)也再一次彰顯了的品牌實(shí)力和技術(shù)研發(fā)能力。未來，將借助政府“煤改電”東風(fēng)，繼續(xù)發(fā)力北方采暖市場，為更多北方居民帶來舒適干凈的冬季采暖服務(wù)，為藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)貢獻(xiàn)自己的力量。