Dans le domaine de l'ingénierie des pompes à chaleur aérothermiques et des chauffe-eau, Hien, le « grand frère », s'est imposé dans le secteur grâce à ses atouts et à son pragmatisme, contribuant ainsi au développement des pompes à chaleur aérothermiques et des chauffe-eau. Preuve en est que les projets d'ingénierie aérothermiques de Hien ont remporté le prix de la meilleure application de pompes à chaleur et de compléments multi-énergies pendant trois années consécutives lors des congrès annuels de l'industrie chinoise des pompes à chaleur.
En 2020, le projet BOT de service d'économie d'énergie d'eau chaude domestique de Hien du dortoir de phase II de l'université Jiangsu Taizhou a remporté le « Prix de la meilleure application de pompe à chaleur à air et de complémentation multi-énergie ».
En 2021, le projet de Hien de système d'eau chaude complémentaire multi-énergie à source d'air, énergie solaire et récupération de chaleur perdue dans la salle de bain Runjiangyuan de l'Université du Jiangsu a remporté le « Prix de la meilleure application de pompe à chaleur et de complémentation multi-énergie ».
Le 27 juillet 2022, le projet de système d'eau chaude sanitaire de Hien « Production d'énergie solaire + Stockage d'énergie + Pompe à chaleur » du Micro Energy Network du campus ouest de l'Université de Liaocheng dans la province du Shandong a remporté le « Prix de la meilleure application de pompe à chaleur et de complémentation multi-énergie » lors du septième concours de conception d'applications de systèmes de pompe à chaleur de la « Energy Saving Cup » 2022.
Nous sommes ici pour examiner de près ce dernier projet primé, le projet de système d'eau chaude domestique « Production d'énergie solaire + Stockage d'énergie + Pompe à chaleur » de l'Université de Liaocheng, d'un point de vue professionnel.
1. Idées de conception technique
Le projet introduit le concept de service énergétique global, commençant par la mise en place d'un réseau multi-énergie et d'un micro-réseau énergétique. Il relie l'approvisionnement (réseau électrique), la production (énergie solaire), le stockage (écrêtement des pointes), la distribution et la consommation (chauffage par pompe à chaleur, pompes à eau, etc.) au sein d'un micro-réseau énergétique. Le système de production d'eau chaude sanitaire est conçu dans le but principal d'améliorer le confort de chauffage des étudiants. Il allie conception économe en énergie, stabilité et confort, afin d'obtenir une consommation d'énergie minimale, une performance optimale et un confort optimal pour les étudiants. La conception de ce projet met principalement l'accent sur les caractéristiques suivantes :
Conception système unique. Le projet introduit le concept de service énergétique global et construit un système de production d'eau chaude sanitaire par micro-réseau énergétique, intégrant alimentation électrique externe, production d'énergie (énergie solaire), stockage d'énergie (batterie de stockage) et chauffage par pompe à chaleur. Il met en œuvre une alimentation multi-énergie, une alimentation en écrêtement des pointes de consommation et une production de chaleur avec une efficacité énergétique optimale.
120 modules de cellules solaires ont été conçus et installés. La puissance installée est de 51,6 kW. L'énergie électrique produite est transmise au système de distribution d'électricité sur le toit de la salle de bains pour une production d'électricité raccordée au réseau.
Un système de stockage d'énergie de 200 kW a été conçu et installé. Il fonctionne en mode d'écrêtement des pointes de consommation, la puissance de la vallée étant utilisée en période de pointe. Les pompes à chaleur sont mises en service en période de fortes chaleurs afin d'améliorer leur rendement énergétique et de réduire leur consommation d'énergie. Le système de stockage d'énergie est connecté au réseau de distribution d'électricité pour un fonctionnement en mode connecté au réseau et un écrêtement automatique des pointes de consommation.
Conception modulaire. L'utilisation d'une construction extensible augmente la flexibilité d'extension. Le chauffe-eau aérothermique adopte une conception à interface réservée. Lorsque l'équipement de chauffage est insuffisant, il peut être étendu de manière modulaire.
La séparation du chauffage et de l'eau chaude sanitaire permet de stabiliser l'alimentation en eau chaude et de résoudre les problèmes de surchauffe et de surchauffe. Le système est conçu et installé avec trois ballons d'eau chaude sanitaire et un ballon d'eau chaude sanitaire. Le ballon d'eau chaude sanitaire est mis en marche et fonctionne selon une durée programmée. Une fois la température de chauffage atteinte, l'eau est acheminée par gravité vers le ballon d'eau chaude sanitaire. Ce dernier alimente la salle de bain en eau chaude sanitaire. Le ballon d'eau chaude sanitaire fournit uniquement de l'eau chaude sanitaire, sans chauffage, assurant ainsi l'équilibre thermique de l'eau. Lorsque la température de l'eau chaude sanitaire est inférieure à la température de chauffage, le thermostat se met en marche pour maintenir la température de l'eau chaude sanitaire.
La régulation à tension constante du variateur de fréquence est associée à une régulation temporisée de la circulation d'eau chaude. Lorsque la température de la conduite d'eau chaude est inférieure à 46 °C, la circulation augmente automatiquement sa température. Lorsque la température dépasse 50 °C, la circulation est interrompue pour alimenter le module d'alimentation en eau à pression constante afin de minimiser la consommation d'énergie de la pompe de chauffage. Les principales caractéristiques techniques sont les suivantes :
Température de sortie d'eau du système de chauffage : 55℃
Température du réservoir d'eau isolé : 52℃
Température d'alimentation en eau du terminal : ≥ 45 ℃
Durée d'approvisionnement en eau : 12 heures
Capacité de chauffage de conception : 12 000 personnes/jour, capacité d'approvisionnement en eau de 40 L par personne, capacité de chauffage totale de 300 tonnes/jour.
Capacité d'énergie solaire installée : plus de 50 kW
Capacité de stockage d'énergie installée : 200 kW
2. Composition du projet
Le système d'eau chaude du réseau de micro-énergie est composé d'un système d'alimentation en énergie externe, d'un système de stockage d'énergie, d'un système d'énergie solaire, d'un système d'eau chaude à source d'air, d'un système de chauffage à température et pression constantes, d'un système de contrôle automatique, etc.
Système d'alimentation électrique externe. La sous-station du campus ouest est raccordée au réseau électrique national comme source d'énergie de secours.
Système d'énergie solaire. Il est composé de modules solaires, d'un système de collecte CC, d'un onduleur, d'un système de contrôle CA, etc. Il permet de produire de l'électricité connectée au réseau et de réguler la consommation d'énergie.
Système de stockage d'énergie. Sa fonction principale est de stocker l'énergie en basse saison et de fournir de l'électricité aux heures de pointe.
Principales fonctions du chauffe-eau à air. Le chauffe-eau à air sert au chauffage et à l'augmentation de la température pour fournir de l'eau chaude sanitaire aux étudiants.
Fonctions principales du système d'alimentation en eau à température et pression constantes. Il fournit de l'eau chaude à 45-50 °C pour la salle de bain et ajuste automatiquement le débit en fonction du nombre de baigneurs et de la consommation d'eau pour un débit uniforme.
Principales fonctions du système de contrôle automatique. Le système de contrôle de l'alimentation électrique externe, le système de production d'eau chaude sanitaire, le système de contrôle de la production d'énergie solaire, le système de contrôle du stockage d'énergie, le système d'alimentation en eau et à température constante, etc., assurent le contrôle automatique du fonctionnement et l'écrêtement des pointes de consommation du micro-réseau énergétique afin d'assurer le fonctionnement coordonné du système, le contrôle des liaisons et la surveillance à distance.
3. Effet de mise en œuvre
Économies d'énergie et d'argent. Après la mise en œuvre de ce projet, le système de micro-réseau d'eau chaude sanitaire a enregistré des économies d'énergie remarquables. La production annuelle d'énergie solaire s'élève à 79 100 kWh, le stockage annuel d'énergie à 109 500 kWh, la pompe à chaleur aérothermique à 405 000 kWh, les économies annuelles d'électricité à 593 600 kWh, les économies d'énergie standard à 196 tonnes métriques de charbon et le taux d'économies d'énergie à 34,5 %. Les économies annuelles s'élèvent à 355 900 yuans.
Protection de l'environnement et réduction des émissions. Avantages environnementaux : réduction des émissions de CO2 de 523,2 tonnes/an, réduction des émissions de SO2 de 4,8 tonnes/an et réduction des émissions de fumée de 3 tonnes/an. Les avantages environnementaux sont significatifs.
Avis des utilisateurs. Le système fonctionne de manière stable depuis sa mise en service. Les systèmes de production et de stockage d'énergie solaires présentent un bon rendement, et le rendement énergétique du chauffe-eau aérothermique est élevé. Les économies d'énergie ont notamment été considérablement améliorées grâce au fonctionnement multi-énergies complémentaire et combiné. Le stockage d'énergie assure l'alimentation et le chauffage, puis la production d'énergie solaire. Toutes les pompes à chaleur fonctionnent pendant les périodes de fortes chaleurs, de 8 h à 17 h, ce qui améliore considérablement leur rendement énergétique, optimise l'efficacité du chauffage et minimise la consommation d'énergie. Ce mode de chauffage multi-énergies complémentaire et efficace mérite d'être popularisé et appliqué.
Date de publication : 03/01/2023