第一部分:SPF 策划与数据准备 (VDI 4645 步骤一至四)
在进行计算之前,请参照以下 VDI 4645 的核心步骤进行数据准备。这能确保您输入计算器的数据真实反映全年运行情况。
步骤一:明确系统边界 (System Boundaries)
首先要定义“热泵系统”包括什么。VDI 4645 建议的评估边界 (Bilanzgrenze) 通常包括:
- 热泵主机(压缩机、控制器)
- 热源侧循环泵
- 热汇侧循环泵
- (如果适用)除霜能耗
不包括: 备用热源(例如电锅炉或天然气锅炉)的能耗。
您计算的 SPF 必须是针对这个边界内的所有耗电量。这对应计算器中的 "月辅助设备耗电 (E_aux)"。
步骤二:分析热源 (Heat Source Characterization)
这是工业热泵的核心。
- 来源: 明确热源是什么?是工艺冷却水、空压机余热、废气余热、还是环境空气/水源?
- 温度曲线: 绘制热源在一年中每个月或每个典型工况下的平均温度曲线。
- 例如:工艺余热可能是全年恒定的 35°C。
- 例如:室外空气则是在 -5°C 到 25°C 之间波动。
- 可用热量: 热源在不同时间点能提供多少热量 (kW)?
步骤三:分析热汇 (Heat Sink Characterization)
即您的用热需求。
- 用途: 明确热量用于什么?是工艺加热、恒温、还是建筑供暖?
- 温度曲线: 明确供水和回水的温度需求。
- 例如:工艺加热需要恒定的 80°C 供水。
- 例如:建筑供暖可能是随室外温度变化的变水温(例如 45°C ~ 65°C)。
- 负荷曲线: 绘制全年 8760 小时或每月的供热负荷需求 (kWh)。这必须与您在计算器中输入的“月供热需求 (Q_demand)”相匹配。
步骤四:获取热泵性能图谱 (Performance Map)
这是来自热泵制造商的核心数据。您需要向制造商索取热泵在不同工况下的性能数据(Leistungskennfeld)。
这份数据会显示:在不同的热源温度 (T-Source) 和 不同的热汇温度 (T-Sink) 组合下,热泵的制热量 (Capacity) 和 性能系数 (COP) 是多少。
关键: 还需要部分负荷 (Part-Load) 数据,即热泵在 75%, 50%, 25% 负荷下运行时,其 COP 如何变化。
您需要基于步骤二、三的数据,在步骤四的图谱中查到每个月的“平均运行COP”,并填入计算器中的 "月平均运行 COP (COP_op)"。
策划总结与建议
- 首选:使用制造商软件。
最快、最专业的方法是:将您的热源/热汇/负荷曲线(步骤二和三)提供给一个或多个可靠的工业热泵制造商。他们会使用自己的专业选型软件(已经内置了步骤四和五)为您运行模拟,并提供一个准确的 SPF 报告。 - 次选:使用数据库参考值。
如果只是初步估算,您可以查找 VDI 4645 或相关文献中,与您工况(例如 "30°C 水 -> 80°C 水")相近的应用案例,它们会提供一个典型 SPF 范围。 - 避免:
绝对不要直接使用热泵的额定 COP (例如在 7°C 空气 / 35°C 水 下的 COP=4.0) 作为 SPF。这在工业高温应用中是完全错误的。
第二部分:月度分箱法模拟计算 (VDI 4645 步骤五 & 六)
请在完成第一部分的数据准备后,将每月的数据填入下表。
| 月份 (步骤五:工况箱) | 月供热需求 (Q_demand) [kWh] | 月平均运行 COP (COP_op) | 月辅助设备耗电 (E_aux) [kWh] |
|---|