Im Bereich der Luftwärmepumpen und Warmwasserbereiter hat sich Hien, der Branchenprimus, durch seine Kompetenz und bodenständige Arbeitsweise erfolgreich etabliert und die Entwicklung von Luftwärmepumpen und Warmwasserbereitern maßgeblich vorangetrieben. Der beste Beweis dafür ist, dass Hiens Luftwärmepumpenprojekte auf der Jahrestagung der Chinesischen Wärmepumpenindustrie drei Jahre in Folge mit dem „Preis für die beste Anwendung von Wärmepumpen und Mehrenergiesystemen“ ausgezeichnet wurden.
Im Jahr 2020 gewann Hiens BOT-Projekt zur Energieeinsparung bei der Warmwasserbereitung im Wohnheim der zweiten Bauphase der Jiangsu Taizhou Universität den „Preis für die beste Anwendung von Luftwärmepumpen und Multi-Energie-Komplementarität“.
Im Jahr 2021 gewann Hiens Projekt eines Multienergie-Komplementärsystems zur Warmwasserbereitung mittels Luftwärme, Solarenergie und Abwärmenutzung im Runjiangyuan-Badezimmer der Jiangsu-Universität den „Preis für die beste Anwendung von Wärmepumpen und Multienergie-Komplementarität“.
Am 27. Juli 2022 gewann Hiens Projekt für ein Warmwassersystem im Haushalt „Solarstromerzeugung + Energiespeicherung + Wärmepumpe“ des Mikroenergienetzes auf dem Westcampus der Liaocheng-Universität in der Provinz Shandong den „Preis für die beste Anwendung von Wärmepumpen und Multi-Energie-Komplementarität“ beim siebten Wettbewerb für Wärmepumpensystemanwendungen des „Energiesparpokals 2022“.
Wir sind hier, um das neueste preisgekrönte Projekt, das Warmwassersystemprojekt „Solarstromerzeugung + Energiespeicherung + Wärmepumpe“ der Universität Liaocheng, aus professioneller Sicht genauer zu betrachten.
1. Technische Designideen
Das Projekt führt das Konzept einer umfassenden Energieversorgung ein, beginnend mit dem Aufbau einer Multi-Energieversorgung und dem Betrieb eines Mikro-Energienetzes. Es verbindet Energieversorgung (Netzstrom), Energieerzeugung (Solarenergie), Energiespeicherung (Spitzenlastabdeckung), Energieverteilung und Energieverbrauch (Wärmepumpenheizung, Wasserpumpen usw.) zu einem Mikro-Energienetz. Das Warmwassersystem wurde mit dem Hauptziel entwickelt, den Komfort der Studierenden bei der Wärmenutzung zu verbessern. Es kombiniert energiesparendes, stabiles und komfortables Design, um einen minimalen Energieverbrauch, höchste Stabilität und maximalen Komfort für die Studierenden zu erreichen. Das Design dieses Systems zeichnet sich insbesondere durch folgende Merkmale aus:
Einzigartiges Systemdesign. Das Projekt führt das Konzept einer umfassenden Energieversorgung ein und errichtet ein Mikro-Energienetzwerk-Warmwassersystem mit externer Stromversorgung, Energieerzeugung (Solarstrom), Energiespeicherung (Batteriespeicher) und Wärmepumpenheizung. Es realisiert eine multimodale Energieversorgung, Lastspitzenkappung und Wärmeerzeugung mit höchster Energieeffizienz.
Es wurden 120 Solarzellenmodule entworfen und installiert. Die installierte Leistung beträgt 51,6 kW, und die erzeugte elektrische Energie wird zur netzgekoppelten Stromerzeugung in das Stromverteilungssystem auf dem Badezimmerdach eingespeist.
Ein 200-kW-Energiespeichersystem wurde entwickelt und installiert. Es arbeitet im Spitzenlastmodus, wobei die überschüssige Energie in den Spitzenzeiten genutzt wird. Dadurch laufen die Wärmepumpen auch bei hohen Außentemperaturen, was ihren Wirkungsgrad verbessert und den Stromverbrauch senkt. Das Energiespeichersystem ist für den netzgekoppelten Betrieb und die automatische Spitzenlastkappung an das Stromverteilungsnetz angeschlossen.
Modulares Design. Die erweiterbare Bauweise erhöht die Flexibilität bei der Erweiterung. Bei der Anordnung des Luft-Wasser-Warmwasserbereiters ist eine Aussparung für Anschlüsse vorgesehen. Bei Bedarf kann die Heizleistung modular erweitert werden.
Die Systemauslegung mit getrennter Heizung und Warmwasserversorgung sorgt für eine stabilere Warmwasserversorgung und behebt das Problem von Temperaturschwankungen. Das System ist mit drei Heizwasserspeichern und einem Warmwasserspeicher ausgestattet. Die Heizwasserspeicher werden zeitgesteuert gestartet und betrieben. Sobald die Heiztemperatur erreicht ist, fließt das Wasser durch Schwerkraft in den Warmwasserspeicher. Dieser versorgt das Badezimmer mit Warmwasser. Der Warmwasserspeicher gibt ausschließlich Warmwasser ohne Vorwärmung ab, um eine gleichmäßige Warmwassertemperatur zu gewährleisten. Sinkt die Temperatur des Warmwassers im Warmwasserspeicher unter die Heiztemperatur, schaltet sich das Thermostat ein und hält die Warmwassertemperatur konstant.
Die Konstantspannungsregelung des Frequenzumrichters ist mit einer zeitgesteuerten Warmwasserzirkulationsregelung kombiniert. Sinkt die Temperatur der Warmwasserleitung unter 46 °C, wird sie durch Zirkulation automatisch erhöht. Übersteigt die Temperatur 50 °C, wird die Zirkulation gestoppt und das Wasser in das Konstantdruck-Zufuhrmodul geleitet, um den Energieverbrauch der Heizwasserpumpe zu minimieren. Die wichtigsten technischen Daten sind wie folgt:
Wasseraustrittstemperatur des Heizsystems: 55℃
Temperatur des isolierten Wassertanks: 52℃
Endwasserzulauftemperatur: ≥45℃
Wasserversorgungszeit: 12 Stunden
Auslegungsheizleistung: 12.000 Personen/Tag, 40 l Wasserversorgungskapazität pro Person, Gesamtheizleistung von 300 Tonnen/Tag.
Installierte Solarleistung: mehr als 50 kW
Installierte Energiespeicherkapazität: 200 kW
2. Projektzusammensetzung
Das Warmwassersystem des Mikroenergienetzwerks besteht aus einem externen Energieversorgungssystem, einem Energiespeichersystem, einem Solarenergiesystem, einem Luft-Wasser-Warmwassersystem, einem Konstanttemperatur- und Konstantdruck-Heizsystem, einem automatischen Steuerungssystem usw.
Externes Energieversorgungssystem. Das Umspannwerk auf dem Westcampus ist als Notstromversorgung an das staatliche Stromnetz angeschlossen.
Solarenergiesystem. Es besteht aus Solarmodulen, einem Gleichstromkollektorsystem, einem Wechselrichter, einem Wechselstrom-Steuerungssystem usw. Es dient der netzgekoppelten Stromerzeugung und der Regulierung des Energieverbrauchs.
Energiespeichersystem. Die Hauptfunktion besteht darin, Energie in Zeiten geringer Nachfrage zu speichern und in Zeiten hoher Nachfrage Strom bereitzustellen.
Hauptfunktionen eines Luft-Wasser-Warmwassersystems. Der Luft-Wasser-Erhitzer dient zum Erhitzen und Aufheizen von Wasser, um den Schülern Warmwasser für den Haushalt bereitzustellen.
Hauptfunktionen des Konstanttemperatur- und Konstantdruck-Wasserversorgungssystems: Bereitstellung von 45–50 °C warmem Wasser für das Badezimmer und automatische Anpassung des Wasserdurchflusses an die Anzahl der Badenden und den Wasserverbrauch, um einen gleichmäßigen Durchfluss zu gewährleisten.
Hauptfunktionen des automatischen Steuerungssystems. Das externe Stromversorgungs-Steuerungssystem, das Luft-Wasser-Warmwassersystem, das Solarstromerzeugungs-Steuerungssystem, das Energiespeicher-Steuerungssystem, das Konstanttemperatur- und Konstantwasserversorgungssystem usw. werden für die automatische Betriebssteuerung und die Spitzenlastkappung des Mikroenergienetzes verwendet, um den koordinierten Betrieb des Systems, die Vernetzungssteuerung und die Fernüberwachung zu gewährleisten.
3. Implementierungseffekt
Energie und Geld sparen. Nach der Umsetzung dieses Projekts weist das Mikro-Energienetzwerk-Warmwassersystem eine bemerkenswerte Energieeinsparung auf. Die jährliche Solarstromerzeugung beträgt 79.100 kWh, die jährliche Energiespeicherung 109.500 kWh, die Luftwärmepumpe spart 405.000 kWh, die jährliche Stromeinsparung liegt bei 593.600 kWh, die Einsparung von Standardkohle bei 196 tce und die Energieeinsparungsrate erreicht 34,5 %. Die jährlichen Kosteneinsparungen betragen 355.900 Yuan.
Umweltschutz und Emissionsreduzierung. Umweltvorteile: Die CO₂-Emissionen werden um 523,2 Tonnen pro Jahr, die SO₂-Emissionen um 4,8 Tonnen pro Jahr und die Rauchemissionen um 3 Tonnen pro Jahr reduziert; die Umweltvorteile sind erheblich.
Nutzerbewertungen. Das System läuft seit der Inbetriebnahme stabil. Die Solarstromerzeugung und der Energiespeicher arbeiten effizient, und der Luft-Wasser-Warmwasserbereiter weist eine hohe Energieeffizienz auf. Insbesondere die Energieeinsparung konnte durch den kombinierten Betrieb verschiedener Energiequellen deutlich verbessert werden. Zunächst wird die Energie aus dem Energiespeicher für Strom und Heizung genutzt, anschließend kommt die Solarstromerzeugung für Strom und Heizung zum Einsatz. Alle Wärmepumpen arbeiten während der Hochtemperaturperiode von 8 bis 17 Uhr, wodurch die Energieeffizienz der Wärmepumpen erheblich gesteigert, die Heizleistung maximiert und der Heizenergieverbrauch minimiert wird. Diese effiziente, kombinierte Heizmethode ist empfehlenswert und sollte weiter verbreitet werden.
Veröffentlichungsdatum: 03.01.2023