PHNIX超低温热泵在山西大型煤矿的应用
空气能热泵发展到今天，已为我国南方大部分人所接受。在我国长江以南区域，空气能市场已经成为一个完全成熟的市场。而我国北方，由于气温低，空气能热泵机组衰减过大一直没有有效的得以应用。近几年得益于喷气增焓压缩机技术的发展，超低温热泵机组迅速发展。本文就以PHNIX在山西某大型煤矿的应用为例，介绍超低温热泵在北方市场上采暖的应用。
1、项目介绍太原煤气化龙泉能源发展有限公司龙泉矿井项目，是国家“十一五”煤矿建设项目、山西省“十一五”重点工程项目和太原市2006年重点推进的新开工项目。龙泉项目工程包括建设一座年产500万吨原煤的现代化矿井和配套的选煤厂；建设6公里的铁路专用线并参股山西省地方铁路集团公司镇城底至岚县、静乐铁路的建设。
龙泉矿井规划井田面积为35.23平方公里，储量近8亿吨，已由国土资源部批复。龙泉井田主要含煤地层为二叠系下统山西组和石炭系上统太原组，主采4#、7#、9#煤层。其中4#煤层平均厚度为6.47米，全区可采稳定，煤质为低硫、低磷、中灰1/3焦煤；7#煤层平均厚度1.1米，煤质为低中灰、低中硫的肥煤；9#煤平均厚度11.68米，煤质为低中灰、低中硫的1/3焦煤。
该项目共包含六栋楼，分别为：培训楼、食堂、选煤厂化验楼、消防站、救护队、灯房浴室，六栋楼总建筑面积为：21000㎡。现需要解决该六栋楼的冬季采暖、夏季制冷以及浴室每日：200吨生活热水的热源设计。
2 设计资料2.1气候条件
太原市地处大陆内部，距东部海岸线较远，其西北部为广阔的欧亚大陆腹地。在全国气候区划中，属于暖温带大陆性季风气候类型。太原市属温带季风性气候，冬无严寒，夏无酷暑，昼夜温差较大，无霜期较长，日照充足。年平均降雨量456毫米，年平均气温9.5℃，一月份最冷，平均气温 6.8℃；7月份最热，平均气温23.5℃。全年日照时数2808小时。
2.2空调设计室外参数见表1
表1 空调设计室外参数
2.3空调设计室内参数表见表2
表2 空调设计室外参数
3 设计依据根据工程概述及要求；
①(建筑给排水设计手册)；
②《给水排水设计基本术语标准》(GBJ125-89)；
③《机电设备安装工程施工及验收规范》(TJ231)；
④《电气装置安装工程低电器施工及验收规范》(GB50254)；
⑤《自动化仪表安装工程质量检验评定标准》(GBJI31-90)；
⑥(实用供热空调设计手册)；
⑦(民用建筑空调设计技术措施)；
⑧PHNIX北极星机组的性能；
⑨国家现行的其他相关规范及措施。
4 设备选型4.1采暖系统选型
根据太原的气候条件以及空调的使用条件、面积、用途、建筑特性进行采暖热负荷计算，各个楼房采用独立系统，各栋楼选型见表3。
表3 选型对照表
4.2热水系统选型
灯房浴室每天的用水量为：200吨。现需设计200吨热水对应的机组数量。
在冬季，当环境温度为-15℃，进水温度为5℃时，则200T水从5℃加热到55℃(升温50℃)需要的热量为:
Q= 200x 1.163 x 50=11630kW
此时，北极星机组能效比为2.5，机组的制热量为55kW，芬尼克兹超低温热泵机组每天建议的工作时间不超过15小时；
则系统每小时所需要提供的加热量为：
11630 / 25 =775.33kW
需要的设备数目为：
775.33 / 55 = 14 台
即在冬季，加热15小时，即可满足冬季浴室200吨热水的需求。
夏季：当环境温度为31.2℃，进水温度为15℃时，200T水从15℃加热到50℃(升温40℃)需要的热量为:
Q=200 x 1.163 x 40=9304kW
此时，超低温热泵机组能效比为4，制热量为88kW，
则机组加热200吨水所需要的时间为：
9304 /( 14 * 88 )=7.55h
即夏季超低温热泵热水机8小时即可满足浴室200吨热水的需求。
5 PHNIX超低温产品特点PHNIX北极星系列机组专门针对寒冷地区的气候特点设计，可满足酒店的采暖、制冷、生活热水多种需求，它具有卓越的低温制热性能，突破了普通热泵无法逾越的各种技术难关，-25℃低环温安全工作，国标工况能效高达4.0，热水温度高达65℃，可完全取代现有的锅炉系统。尤其适合作取代传统的集中供暖或锅炉系统对房间加热，运行效率更高，舒适性更佳。
【适用场所】
适用于寒冷地区的公寓、别墅、酒店、会所、度假村、医院、大学等需要供暖、制冷、热水的场所。
【超高能效】
第二代增焓压缩机配合增焓控制回路和高效换热器，提高了制冷剂工作效率。国际制冷工况能效比高达4.0，为业界空气源热泵能效的最好水平。
【超低环温】
采用第二代高温喷气增焓技术，机组可在-25℃的环境下安全运行，在-8℃机组能效比仍有3.4的高能效比，确保机组在寒冷气候条件下全年运转，无需操心。
【超高水温】
最高出水温度高达65℃，可广泛替代传统锅炉加热设备，应用于房间采暖和制取生活热水。
【动态控温】
采用智能控温技术，出水温度可随环境温度的变化而自动调节，达到节能和舒适的效果。
【分体式设计】
考虑到北方的低温寒冷天气，需特别注重整机的房东问题，在常规机组防冻功能设计的基础上，北极星的各个型号都有分体式的机型可供选择。机组分为两部分，室内部分是除了风机和翅片式蒸发器的所有部分，包括压缩机、水泵、水换热器、控制器等几部分。在安装时，将主机部分放置室内，包括所有的水路零部件都在室内，即使在停电的情况下，也不会导致系统被冻坏，提高了系统的保温性能，同时将少了系统热损失，性能比整体式提高2%-5%。
【不燃气、不漏电、安全运行】
北极星以空气为冷热源，无需冷却水系统，在使用电力的同时，采用水电分离技术，从根本上杜绝了漏电、干烧、爆炸及中毒等安全隐患。机组采用完整的封闭工作系统设计，避免了制冷机系统泄露的危险，运行十分安全。
【模块化组合】
本系统机组为模块化设计，机组互为备用，检修方便，运行稳定可靠，不用过多的去额外投入机组来做备用。
6 运行费用分析6.1采暖运行费用分析
目前北方采暖的主要热源时锅炉，现对锅炉的采暖系统与北极星采暖系统的运行费用进行分析，详情见表4。
表4 采暖运行费用分析表
由上表可知，采用芬尼克兹超低温热泵有以下特点：
1、运行费用低，绿色环保；
2、使用过程，无任何有毒气体产生，系统安全稳定；
3、无需专人维护
4、系统冷暖两用，设备利用率高。
6.2热水运行费用分析
表5 热水运行费用分析表
平均每吨热水的运行费用见下表：
由上表可知，采用芬尼克兹超低温热泵作为热水系统的热源，节能效果显著，同时使用安全、方便。
7 系统设计图纸
7.1浴室热水系统图纸
7.2培训楼采暖系统图
8 结论PHNIX超低温热泵在山西龙泉煤矿项目，目前机组已经度过了一个完整的冬天，系统优越的制热性能给业主以及商家留下了深刻的印象。在-25℃的环境温度下，室内依然温暖如春，矿上对该系统的评价非常高。通过该大型煤矿综合节能解决方案的应用，我们可以很清晰的看到超低温热泵的高效低温制热性能带来的节能效果，特别是对应大用量热水系统。在低碳节能新时代，我们相信超低温热泵必将给北方市场采暖、热水提供一种全新的思路。
来源：PHNIX集团/易毅
