في مجال هندسة مضخات الحرارة الهوائية ووحدات الماء الساخن، رسّخت شركة هيين، "الأخ الأكبر"، مكانتها في هذا المجال بفضل قوتها، وقدّمت أداءً متميزًا بأسلوب عملي، وواصلت تطوير مضخات الحرارة الهوائية وسخانات الماء. والدليل القاطع على ذلك فوز مشاريع هيين الهندسية لمضخات الحرارة الهوائية بجائزة "أفضل تطبيق لمضخات الحرارة وتكامل الطاقات المتعددة" لثلاث سنوات متتالية في الاجتماعات السنوية لصناعة مضخات الحرارة الصينية.
في عام 2020، فاز مشروع BOT لخدمة توفير الطاقة للمياه الساخنة المنزلية التابع لشركة Hien في سكن جامعة Jiangsu Taizhou للمرحلة الثانية بجائزة "أفضل تطبيق لمضخة الحرارة الهوائية والتكامل متعدد الطاقة".
في عام 2021، فاز مشروع Hien لنظام الماء الساخن التكميلي متعدد الطاقة لاستعادة الحرارة المهدرة ومصدر الهواء في حمام Runjiangyuan بجامعة Jiangsu بجائزة "أفضل تطبيق لمضخة الحرارة والتكامل متعدد الطاقة".
في 27 يوليو 2022، فاز مشروع نظام الماء الساخن المنزلي "توليد الطاقة الشمسية + تخزين الطاقة + مضخة الحرارة" التابع لشبكة الطاقة الدقيقة في الحرم الجامعي الغربي لجامعة لياوتشنغ في مقاطعة شاندونغ بجائزة "أفضل تطبيق لمضخة الحرارة والتكامل متعدد الطاقة" في مسابقة تصميم تطبيق نظام مضخة الحرارة السابعة لـ "كأس توفير الطاقة" لعام 2022.
نحن هنا لإلقاء نظرة فاحصة على هذا المشروع الأحدث الحائز على جائزة، وهو مشروع نظام الماء الساخن المنزلي "توليد الطاقة الشمسية + تخزين الطاقة + مضخة الحرارة" بجامعة لياوتشنغ، من منظور احترافي.
1. أفكار التصميم الفني
يُقدّم المشروع مفهوم خدمة الطاقة الشاملة، بدءًا من إنشاء شبكة متعددة المصادر للطاقة وتشغيلها، ويربط إمدادات الطاقة (شبكة الكهرباء)، ومخرجات الطاقة (الطاقة الشمسية)، وتخزين الطاقة (تخفيض ذروة الاستهلاك)، وتوزيع الطاقة، واستهلاكها (تدفئة المضخات الحرارية، ومضخات المياه، وغيرها) بشبكة طاقة مصغرة. صُمّم نظام الماء الساخن بهدف رئيسي يتمثل في تحسين راحة الطلاب في استخدام التدفئة. يجمع النظام بين تصميم موفر للطاقة، وتصميم مستقر، وتصميم مريح، لتحقيق أقل استهلاك للطاقة، وأفضل أداء مستقر، وأفضل راحة للطلاب في استخدام المياه. يُبرز تصميم هذا النظام الميزات التالية بشكل رئيسي:
تصميم نظام فريد. يُقدم المشروع مفهوم خدمة الطاقة الشاملة، ويُنشئ نظام تسخين مياه شبكي صغير، مزودًا بمصدر طاقة خارجي + طاقة مُخرجة (طاقة شمسية) + تخزين طاقة (بطارية تخزين طاقة) + تسخين مضخة حرارية. يُطبق المشروع نظام إمداد متعدد الطاقة، وإمدادات طاقة تُقلل من ذروة الاستهلاك، وتوليد حرارة بأعلى كفاءة في استخدام الطاقة.
تم تصميم وتركيب ١٢٠ وحدة خلايا شمسية. تبلغ السعة المركبة ٥١.٦ كيلوواط، وتُنقل الطاقة الكهربائية المولدة إلى نظام توزيع الطاقة على سطح الحمام لتوليد الطاقة المتصلة بالشبكة.
تم تصميم وتركيب نظام تخزين طاقة بقدرة 200 كيلوواط. يعمل النظام بنظام توفير الطاقة عند ذروة الاستهلاك، بينما تُستخدم طاقة الوادي في ذروة الاستهلاك. يتم تشغيل وحدات المضخات الحرارية في درجات الحرارة المرتفعة، مما يُحسّن كفاءة الطاقة ويقلل استهلاكها. يتصل نظام تخزين الطاقة بشبكة توزيع الطاقة لضمان التشغيل المتصل بالشبكة والتوفير التلقائي لذروة الاستهلاك.
تصميم معياري. استخدام هيكل قابل للتمدد يزيد من مرونة التمدد. في تصميم سخان الماء الهوائي، يُعتمد تصميم الواجهة المحجوزة. عند عدم كفاية معدات التدفئة، يمكن توسيعها بشكل معياري.
إن فكرة تصميم النظام المتمثلة في فصل التدفئة عن إمداد الماء الساخن تُحسّن استقرار إمداد الماء الساخن، وتُحلّ مشكلة تفاوت درجات الحرارة. صُمّم النظام ورُكّب بثلاثة خزانات مياه ساخنة وخزان واحد للماء الساخن. يُشغّل خزان الماء الساخن وفقًا للوقت المُحدّد. بعد الوصول إلى درجة حرارة التسخين، يُضخّ الماء في خزان الماء الساخن بفعل الجاذبية. يُزوّد خزان الماء الساخن الحمام بالماء الساخن. يُزوّد خزان الماء الساخن الماء الساخن فقط دون تسخين، مما يضمن توازن درجة حرارة الماء الساخن. عندما تكون درجة حرارة الماء الساخن في خزان الماء الساخن أقل من درجة حرارة التسخين، يبدأ منظم الحرارة بالعمل، مما يضمن درجة حرارة الماء الساخن.
يتم دمج التحكم في الجهد الثابت لمحول التردد مع التحكم المؤقت في دورة الماء الساخن. عندما تنخفض درجة حرارة أنبوب الماء الساخن عن 46 درجة مئوية، ترتفع درجة حرارة الماء الساخن تلقائيًا عن طريق الدورة. عندما تزيد درجة الحرارة عن 50 درجة مئوية، يتوقف الدوران ويدخل إلى وحدة إمداد الماء ذات الضغط الثابت، مما يضمن الحد الأدنى من استهلاك الطاقة لمضخة الماء الساخن. المواصفات الفنية الرئيسية هي كما يلي:
درجة حرارة مخرج الماء لنظام التدفئة: 55 درجة مئوية
درجة حرارة خزان المياه المعزول: 52 درجة مئوية
درجة حرارة إمدادات المياه النهائية: ≥45 درجة مئوية
مدة إمداد المياه: 12 ساعة
القدرة التصميمية للتدفئة: 12000 شخص / يوم، سعة إمداد المياه 40 لتر لكل شخص، إجمالي القدرة على التدفئة 300 طن / يوم.
القدرة المركبة للطاقة الشمسية: أكثر من 50 كيلوواط
سعة تخزين الطاقة المركبة: 200 كيلوواط
2. تكوين المشروع
يتكون نظام الماء الساخن بشبكة الطاقة الصغيرة من نظام إمداد الطاقة الخارجي، ونظام تخزين الطاقة، ونظام الطاقة الشمسية، ونظام الماء الساخن بمصدر الهواء، ونظام التدفئة بدرجة حرارة ثابتة وضغط، ونظام التحكم التلقائي، وما إلى ذلك.
نظام إمداد الطاقة الخارجي. محطة الطاقة الفرعية في الحرم الغربي متصلة بشبكة الكهرباء العامة كطاقة احتياطية.
نظام الطاقة الشمسية. يتكون من وحدات شمسية، ونظام تجميع تيار مستمر، وعاكس، ونظام تحكم بالتيار المتردد، وغيرها. يُمكّن من توليد الطاقة الكهربائية المتصلة بالشبكة والتحكم في استهلاكها.
نظام تخزين الطاقة. وظيفته الرئيسية هي تخزين الطاقة في أوقات الذروة وتوفيرها في أوقات الذروة.
الوظائف الرئيسية لنظام تسخين الماء الهوائي. يُستخدم سخان الماء الهوائي للتدفئة ورفع درجة الحرارة لتوفير الماء الساخن للطلاب في منازلهم.
الوظائف الرئيسية لنظام إمداد المياه بدرجة حرارة وضغط ثابتين: توفير مياه ساخنة بدرجة حرارة تتراوح بين 45 و50 درجة مئوية للحمام، وضبط تدفق المياه تلقائيًا وفقًا لعدد المستحمين وحجم استهلاك المياه، لضمان تدفق مياه موحد.
الوظائف الرئيسية لنظام التحكم الآلي. يُستخدم نظام التحكم في مصدر الطاقة الخارجي، ونظام تسخين الماء الهوائي، ونظام التحكم في توليد الطاقة الشمسية، ونظام التحكم في تخزين الطاقة، ونظام درجة الحرارة الثابتة وإمدادات الماء الثابتة، وغيرها، للتحكم الآلي في التشغيل والتحكم في ذروة شبكة الطاقة الدقيقة، لضمان التشغيل المنسق للنظام، والتحكم في الربط، والمراقبة عن بُعد.
3. تأثير التنفيذ
وفر الطاقة والمال. بعد تنفيذ هذا المشروع، حقق نظام تسخين المياه بشبكة الطاقة الصغيرة تأثيرًا ملحوظًا في توفير الطاقة. يبلغ توليد الطاقة الشمسية سنويًا 79,100 كيلوواط/ساعة، وتخزين الطاقة سنويًا 109,500 كيلوواط/ساعة، وتوفر مضخة الحرارة الهوائية 405,000 كيلوواط/ساعة، وتوفر الكهرباء سنويًا 593,600 كيلوواط/ساعة، وتوفر الفحم القياسي 196 تريليون مكافئ نفط، ويصل معدل توفير الطاقة إلى 34.5%. وفورات سنوية في التكلفة قدرها 355,900 يوان.
حماية البيئة وخفض الانبعاثات. الفوائد البيئية: انخفاض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بمقدار 523.2 طن سنويًا، وانبعاثات ثاني أكسيد الكبريت بمقدار 4.8 طن سنويًا، وانبعاثات الدخان بمقدار 3 أطنان سنويًا، مما يُحقق فوائد بيئية كبيرة.
آراء المستخدمين. يعمل النظام بثبات منذ بدء التشغيل. تتميز أنظمة توليد الطاقة الشمسية وتخزينها بكفاءة تشغيل جيدة، ونسبة كفاءة الطاقة لسخان الماء الهوائي عالية. وقد تحسن توفير الطاقة بشكل كبير بعد التشغيل التكاملي متعدد الطاقات والتشغيل المشترك. أولاً، تُستخدم طاقة تخزين الطاقة لتوفير الطاقة والتدفئة، ثم تُستخدم الطاقة الشمسية لتوفير الطاقة والتدفئة. تعمل جميع وحدات المضخات الحرارية في فترة درجات الحرارة المرتفعة من الساعة 8 صباحًا حتى 5 مساءً، مما يُحسّن بشكل كبير نسبة كفاءة الطاقة لوحدات المضخات الحرارية، ويزيد من كفاءة التدفئة ويقلل من استهلاكها. تستحق هذه الطريقة التكاملية متعددة الطاقات والفعالة للتدفئة التعميم والتطبيق.
وقت النشر: 03-01-2023