居民小區(qū)采用空氣源熱泵供熱探索

張雪

摘? ? 要：隨著供熱行業(yè)的快速發(fā)展，如何提高天然氣利用效率，在一定程度上緩解國內(nèi)用氣壓力，保障民生供熱，成為供熱行業(yè)各專家學(xué)者所研討的問題。燃?xì)饪諝庠次帐綗岜米鳛橐环N新生的供熱設(shè)備，引起了供熱企業(yè)的廣泛關(guān)注。

關(guān)鍵詞：居民小區(qū);空氣源熱泵;供熱

1? ?空氣源熱泵概述

空氣源熱泵屬于熱泵技術(shù)中的新形式，其比較容易操作、運行成本較低、安全性能較好且可以得到良好供暖效果。與水熱泵、地?zé)岜孟啾绕洳恍枰鲈O(shè)取水系統(tǒng)、回灌系統(tǒng)或土壤換熱系統(tǒng)與專用機房，在保證供暖效果的基礎(chǔ)上可以實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目標(biāo)。目前，我國各地區(qū)正在推進(jìn)煤改清潔能源、美麗鄉(xiāng)村建設(shè)等，由于空氣源熱泵屬于清潔能源供暖技術(shù)，因此得到了廣泛的使用?，F(xiàn)階段，國內(nèi)外在研究空氣源熱泵機組時主要致力于提升空氣源熱泵性能參數(shù)，得到了良好的效果。在實際使用過程中，如果處于低溫、高濕的運行環(huán)境中，空氣源熱泵機組會頻繁出現(xiàn)結(jié)霜、誤除霜、能效低、運行穩(wěn)定性差等問題，給空氣源熱泵供暖系統(tǒng)帶來直接的影響，同時不利于空氣源熱泵供暖系統(tǒng)在低溫、高濕環(huán)境中的推廣與應(yīng)用。在面對這些問題時我國建筑科學(xué)研究院作為項目牽頭負(fù)責(zé)單位，對國家重點研發(fā)計劃中的藏區(qū)、西北地區(qū)及高原地區(qū)利用可再生能源供暖空調(diào)新技術(shù)正式立項，對空氣源熱泵有效抑霜、高效控霜關(guān)鍵技術(shù)及低溫空氣源熱泵設(shè)備開發(fā)等工作開展研究。

2? 空氣源熱泵供暖原理及特點

2.1? 空氣源熱泵供暖原理

空氣源熱泵供暖系統(tǒng)主要由水箱、蒸發(fā)器、地暖及水泵等組成。蒸發(fā)器在完成空氣吸收后經(jīng)壓縮機壓縮后產(chǎn)生低位熱能，通過加熱、循環(huán)泵進(jìn)入到地暖散熱管中，保證供暖效果。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要包括電磁流量計、采集儀、數(shù)據(jù)傳感器。在進(jìn)行溫度測量時可以采用PT100鉑電阻溫度傳感器，精度控制在A級;壓力傳感器精度控制在0.5%FS;測量壓縮機、風(fēng)機和水泵耗功時采用功率傳感器，精度控制在0.5級;將電氣流量計測量循環(huán)水流精度控制在±0.5%;數(shù)據(jù)采集周期控制在30s。

2.2? 空氣源熱泵供暖特點

（1）空氣源熱泵系統(tǒng)冷熱源合并，不用特別設(shè)置鍋爐房和冷凍機房，機組隨意放置，不占用有效建筑使用面積，安裝施工十分便捷。（2）空氣源熱泵系統(tǒng)沒有冷卻水這部分動力消耗環(huán)節(jié)，冷卻水消耗環(huán)節(jié)帶來的污染導(dǎo)致細(xì)菌感染的病例已屢見不止，從全面健康角度，空氣源熱泵也有明顯的優(yōu)勢。（3）空氣源熱泵系統(tǒng)不需要傳統(tǒng)燃煤設(shè)施那種龐大的機器本體及供應(yīng)燃料輸送、除塵機器和排放煙氣及燃料殘渣系統(tǒng)，總體設(shè)計便捷、系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、對環(huán)境沒有破壞影響。（4）空氣源熱泵采用模塊化機組設(shè)計，無需考慮備用設(shè)備，使用過程中電腦主動控制，調(diào)節(jié)機器的運行及使用狀態(tài)，便于工作環(huán)境與輸出功率相匹配。（5）空氣源熱泵的供暖熱效能受外界氣候直接影響。（6）在我國北方冬季低溫的情況下，由于空氣源熱泵冬季集中大量供熱量不足，建議增設(shè)輔助加熱器。

3? 空氣源熱泵供熱系統(tǒng)技術(shù)要求

（1）機組采用環(huán)保制冷劑;（2）單臺制熱量不大于120kW;（3）機組在室外環(huán)境溫度-25℃時可正常運行制熱模式;（4）機組最高出水溫度不得低于65℃;（5）機組制熱性能優(yōu)越：環(huán)境溫度-12℃，出水溫度不低于60℃，該工況制熱能效系數(shù)不得低于2.0;（6）機組采用雙系統(tǒng)設(shè)計或單系統(tǒng)雙壓縮機，當(dāng)其中一個系統(tǒng)或壓縮機出現(xiàn)故障時，可不影響正常運行;系統(tǒng)須有穩(wěn)定可靠的自動除霜系統(tǒng)，可通過模塊組合控制間隔除霜功能，也可根據(jù)實際情況手動設(shè)置除霜;（7）噪聲：投標(biāo)方必須提供國家認(rèn)可實驗室出具的噪聲測試報告，單臺機組的噪音不得高于75dB（A），系統(tǒng)安裝完成并按設(shè)計熱負(fù)荷運行后，距離最近的居民或辦公場所噪聲應(yīng)不大于45dB（A）。

4? 節(jié)能效果與COP計算

試驗過程中，選取天氣晴好、空氣源熱泵運行穩(wěn)定的一天對空氣源熱泵供熱系統(tǒng)實際加熱效果進(jìn)行測量，空氣源熱泵24h工作自動調(diào)節(jié)。凌晨0：00開始記錄數(shù)據(jù)，每次測量時間間隔為10min。記錄試驗溫室內(nèi)外溫差以及與對照溫室的溫差，觀察并記錄電表讀數(shù)。對照溫室采用市網(wǎng)集中供暖，記錄0：00～24：00的室內(nèi)外溫差。分別計算試驗溫室和對照溫室的總能耗，折合為標(biāo)準(zhǔn)煤后進(jìn)行節(jié)能效果比較?？諝庠礋岜玫腃OP值表示系統(tǒng)的加熱性能，COP值越大則節(jié)能效果越好，其計算公式為：

在進(jìn)行節(jié)能率計算時應(yīng)做好空氣源熱泵與傳統(tǒng)燃煤鍋爐加溫后所得到的節(jié)能率的計算，將空氣源熱泵加溫過程中消耗的電量與標(biāo)準(zhǔn)煤用量進(jìn)行換算;將利用空氣源加溫所得到的熱量換算為使用燃煤鍋爐加溫后所需要的標(biāo)準(zhǔn)煤量，將兩者進(jìn)行比較。溫室所得到的熱量[Qact]如果是燃煤鍋爐所得，在使用燃煤供暖時所消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤量計算公式為：

將溫室加熱過程中所使用的電能W換算為標(biāo)準(zhǔn)煤用量，計算如下：

5? 應(yīng)用效果分析

（1）居民小區(qū)在無其他可利用的熱源的情況下，采用空氣源熱泵替代鍋爐供熱，可保證居民采暖要求，并能保證供熱效果，同時還能滿足環(huán)保指標(biāo)要求。（2）供熱能耗成本低于生物質(zhì)燃料供熱成本，可作為生物質(zhì)鍋爐供熱項目的替代方案。（3）系統(tǒng)的運行噪聲控制可靠，無擾民之憂，可以在離居民較近的地方安裝，但安裝空間要求較大。（4）熱泵系統(tǒng)全供熱季的實際能效比COP未能達(dá)到技術(shù)要求，需要進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)運行控制策略，優(yōu)化運行方式、提高能效比。（5）由于系統(tǒng)運行需要的循環(huán)量較大，應(yīng)在優(yōu)化熱泵系統(tǒng)整體設(shè)計，在滿足系統(tǒng)運行總流量的前提下，降低熱網(wǎng)系統(tǒng)的運行流量，降低耗電量。

6? 結(jié)語

能源危機和環(huán)境污染問題是當(dāng)前我國供熱行業(yè)面臨的主要問題。燃?xì)饪諝庠次帐綗岜米鳛橐环N新型供熱設(shè)備對于節(jié)能減排、減少能源依賴、實現(xiàn)清潔供熱具有較高的應(yīng)用價值，但作為新生的設(shè)備在應(yīng)用初期不可避免的存在一定的問題。相信隨著對其系統(tǒng)深入研究，并對存在的缺陷不斷的加以改造，必將提高其運行性能，產(chǎn)生更好的供熱效果，從而帶動供熱行業(yè)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

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