去年,两个连接到区域供热网的兆瓦级创新热泵项目在德国投入运行。丹麦江森自控国际 (JCI) 和瑞士Friotherm的装置均设计为各自的区域供热网络提供高达90°C的热水。但相似之处就到此为止了。Friotherm在柏林提供了第一台热泵,该热泵利用施普雷河的河水作为热源。另一方面,JCI的系统使用环境空气作为热源运行。这两个项目在压缩机和制冷剂的类型方面也有所不同:JCI在其 Sabroe 系列中使用两级活塞压缩机,而 Friotherm则使用两级涡轮压缩机。JCI 的装置使用氨 (R717) 作为制冷剂,而 Friotherm 的装置使用合成制冷剂 R1234ze。
Friotherm 的客户是位于德国柏林的 E.ON 子公司 BTB。在 BTB,总经理 David Weiblein 对已经运行了一年多的Unitop热泵感到满意:到目前为止,热泵没有造成任何重大问题。自从为期五周的调试阶段结束以来,这两台设备一直处于完全自动化状态。
大型热泵通过管壳式换热器从河水中提取一些热能。在热泵过程的第二阶段,温度升高到区域供热网络所需的水平,即超过90°C的流动温度。 最后,冷却约4°C的Spree水通过出口结构流回河流。根据BTB在2023年8月发表的一篇新闻文章,冷却后的水还通过增加其氧结合能力,对河流的生态系统产生积极影响。
“一旦河水达到8°C,热泵就可以运行。 因此,我们目前在4月至11月左右运行系统,并且已经能够实现2.5的性能系数,“Weiblein 证实道。
“我们设计并规划了两个3.5MWth为 Friotherm 瑞士总部的 BTB 单独配备设备,“销售经理 Stefan Schwöbel 强调说。“然后,这些装置在我们位于德国的工厂制造。”Friotherm 是欧洲为数不多的使用 Turbo 压缩的制造商之一。
总热输出7MWth这两台定制的热泵满足了客户夏季供暖需求的三分之一左右。它们还构成了称为创新热电联产 (iCHP) 的国家补贴计划所需的可再生组件 (innovativen Kraftwärmekopplung, iKWK)。
两台热泵集成到区域供热网络中。海德堡项目的COP是指包括外部空气-水热交换器在内的热泵,用于从空气中提取能量。来源:制造商信息
海德堡能源园景观,其中有三台 1.35 MWth 的空气-水热泵每个都于 2023年6月和12月开始运营。由于一些问题,这些装置的调试尚未完成。照片: Stadtwerke Heidelberg
JCI 的客户是德国南部的当地公用事业公司 Stadtwerke Heidelberg,该公司拥有三台 1.35 MWth 的空气/水-水热泵每个都于 2023 年下半年安装。“我们是德国第一家建造这种规模的空气-水热泵系统的公司”,在线杂志《拜仁创新》的一篇文章援引海德堡城市技术公司项目经理 Tobias Enders 的话说。“氨被用作制冷剂,因为它比 CO2更有效。编译 陈讲运
之所以决定采用该系统,是因为这些系统所需的土地面积较小。海德堡城市工厂 (Stadtwerke Heidelberg) 能源园区没有足够的空间用于地热钻孔或太阳能热能,而且内卡河离现场太远。
对于三个热泵中的每一个,大约 500,000 m3每小时循环的空气。外部空气被180个涡轮机(每个单元60个)吸入并被迫进入空气冷却器。空气冷却 5°C,回收的热量被送入水水热泵的盐水系统。然后,通过热交换器将能量供应到区域供热网络。
“当温度低于5°C 时,热泵不能再运行,否则它们会结冰”,Enders 在 Bayern Innovativ 文章中解释道。高于15°C 左右时,热泵的COP为2.2,因此效率足以用于海德堡的供热网络。
三座直径为 4 m 的塔将冷却空气吹出约 17 m 的高度。照片:JCI
JCI 的 Sabroe 系列的关键部件是活塞式压缩机,该压缩机由 JCI 开发并在丹麦制造。活塞式压缩机可确保超过60bar 的高压,从而在冷凝器处达到所需的高达90°C 的高出口温度。
最近,JCI 通过公司收购扩大了其热泵产品范围。2023年1月,JCI 收购了丹麦公司 Hybrid Energy,该公司使用吸附和压缩工艺相结合的方式,使散热器温度达到 100 °C 以上。
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