空気源ヒートポンプと給湯器のエンジニアリング分野において、「兄貴分」的存在であるヒエン氏は、独自の強みで業界に確固たる地位を築き、地に足の着いたやり方で優れた業績を上げ、空気源ヒートポンプと給湯器の発展をさらに推し進めてきました。その最も強力な証拠は、ヒエン氏の空気源エンジニアリングプロジェクトが、中国ヒートポンプ産業の年次総会で3年連続で「ヒートポンプと複合エネルギー補完の最優秀応用賞」を受賞したことです。
2020年、ヒエン社が手掛けた江蘇泰州大学第二期寮の家庭用温水省エネサービスBOTプロジェクトは、「空気源ヒートポンプとマルチエネルギー補完の最優秀応用賞」を受賞しました。
2021年、江蘇大学潤江園浴室における、空気源、太陽エネルギー、廃熱回収を組み合わせた多エネルギー併用給湯システムのヒエン氏のプロジェクトは、「ヒートポンプと多エネルギー併用に関する最優秀応用賞」を受賞した。
2022年7月27日、山東省聊城大学西キャンパスのマイクロエネルギーネットワークにおけるHien氏の家庭用温水システムプロジェクト「太陽光発電＋蓄熱＋ヒートポンプ」が、2022年「省エネカップ」の第7回ヒートポンプシステム応用設計コンテストで「ヒートポンプとマルチエネルギー補完の最優秀応用賞」を受賞しました。
私たちは、最新の受賞プロジェクトである聊城大学の「太陽光発電＋蓄熱＋ヒートポンプ」家庭用温水システムプロジェクトを、専門的な視点から詳しく見ていくためにここに来ました。
1. 技術設計のアイデア
このプロジェクトでは、マルチエネルギー供給とマイクロエネルギーネットワーク運用の確立から始まり、総合エネルギーサービスの概念を導入し、エネルギー供給（グリッド電力供給）、エネルギー出力（太陽光発電）、エネルギー貯蔵（ピークカット）、エネルギー分配、エネルギー消費（ヒートポンプ暖房、ウォーターポンプなど）をマイクロエネルギーネットワークに接続します。温水システムは、学生の暖房利用の快適性を向上させることを主な目的として設計されています。省エネ設計、安定性設計、快適性設計を組み合わせることで、エネルギー消費量を最小限に抑え、最高の安定性と学生の給湯利用の快適性を実現します。この計画の設計では、主に以下の特徴を強調しています。
独自のシステム設計。本プロジェクトは、総合エネルギーサービスの概念を導入し、外部電源供給＋エネルギー出力（太陽光発電）＋エネルギー貯蔵（蓄電池エネルギー貯蔵）＋ヒートポンプ加熱を備えたマイクロエネルギーネットワーク温水システムを構築します。これにより、最高のエネルギー効率で、マルチエネルギー供給、ピークカット電力供給、および熱発生を実現します。
120枚の太陽電池モジュールが設計・設置されました。設置容量は51.6kWで、発電された電力は浴室の屋根にある配電システムに送られ、系統連系発電に利用されます。
200kWの蓄電システムを設計・設置した。運転モードはピークカット電力供給で、ピーク時に谷間電力を使用する。これにより、気温が高い時間帯にヒートポンプユニットを稼働させ、ヒートポンプユニットのエネルギー効率比を向上させ、消費電力を削減する。蓄電システムは配電系統に接続され、系統連系運転と自動ピークカットを実現する。
モジュール設計。拡張可能な構造を採用することで、拡張性の柔軟性が向上します。空気源式給湯器のレイアウトでは、予備のインターフェース設計を採用しています。暖房設備が不足した場合、モジュール方式で暖房設備を拡張できます。
暖房と給湯を分離するシステム設計の考え方により、給湯の安定性が向上し、お湯が出たり冷たくなったりする問題を解決できます。このシステムは、暖房用水タンク3基と給湯用水タンク1基で設計・設置されています。暖房用水タンクは設定時間に従って起動・運転されます。設定温度に達すると、水は重力によって給湯タンクに送られます。給湯タンクは浴室にお湯を供給します。給湯タンクは加熱せずに給湯のみを供給し、給湯温度のバランスを保ちます。給湯タンク内の給湯温度が暖房温度より低い場合、サーモスタットユニットが作動し、給湯温度を維持します。
周波数変換器の定電圧制御は、タイマー式温水循環制御と組み合わされています。温水管の温度が46℃を下回ると、循環によって管内の温水温度が自動的に上昇します。温度が50℃を超えると、循環が停止し、定圧給水モジュールに送られ、温水ポンプのエネルギー消費を最小限に抑えます。主な技術仕様は以下のとおりです。
暖房システムの給水温度：55℃
断熱水槽の温度：52℃
末端給水温度：45℃以上
給水時間：12時間
設計上の暖房能力：1日あたり12,000人、1人あたり40リットルの給水能力、総暖房能力300トン/日。
設置済み太陽光発電容量：50kW以上
設置済み蓄電容量：200kW
2.プロジェクト構成
マイクロエネルギーネットワーク温水システムは、外部エネルギー供給システム、エネルギー貯蔵システム、太陽光発電システム、空気源温水システム、定温圧力加熱システム、自動制御システムなどで構成されています。
外部エネルギー供給システム。西キャンパスの変電所は、バックアップ電源として国家電力網に接続されています。
太陽光発電システム。太陽光モジュール、直流集電システム、インバータ、交流制御システムなどで構成されています。系統連系発電を実現し、エネルギー消費を調整します。
エネルギー貯蔵システム。主な機能は、閑散期にエネルギーを蓄え、ピーク時に電力を供給することです。
空気源温水システムの主な機能。空気源温水器は、加熱および温度上昇を行い、学生に家庭用温水を提供するために使用されます。
定温定圧給水システムの主な機能。浴室に45～50℃の温水を供給し、入浴者の人数と水使用量に応じて給水流量を自動的に調整し、均一な流量制御を実現します。
自動制御システムの主な機能。外部電源制御システム、空気源温水システム、太陽光発電制御システム、蓄熱制御システム、定温定給水システムなどを用いて、自動運転制御およびマイクロエネルギーネットワークのピークカット制御を行い、システムの協調運転、連携制御、遠隔監視を実現します。
3.実施効果
エネルギーとコストを節約。このプロジェクトの実施後、マイクロエネルギーネットワーク温水システムは顕著な省エネ効果を発揮しました。年間太陽光発電量は79,100kWh、年間蓄熱量は109,500kWh、空気源ヒートポンプによる節約量は405,000kWh、年間電力節約量は593,600kWh、標準石炭節約量は196tceで、省エネ率は34.5%に達しました。年間コスト削減額は355,900元です。
環境保護と排出削減。環境上のメリット：CO2排出量削減は年間523.2トン、SO2排出量削減は年間4.8トン、煙排出量削減は年間3トンであり、環境上のメリットは非常に大きい。
ユーザーレビュー：システムは稼働開始以来、安定して稼働しています。太陽光発電システムと蓄電システムは運転効率が高く、空気源温水器のエネルギー効率比も高いです。特に、多エネルギー補完・複合運転により、省エネルギー効果が大幅に向上しました。まず、蓄電電源を電力供給と暖房に利用し、次に太陽光発電を電力供給と暖房に利用します。すべてのヒートポンプユニットは午前8時から午後5時までの高温時間帯に稼働するため、ヒートポンプユニットのエネルギー効率比が大幅に向上し、暖房効率が最大化され、暖房エネルギー消費量が最小化されます。この多エネルギー補完・高効率暖房方式は、普及・適用する価値があります。
投稿日時：2023年1月3日