低溫供熱系統(tǒng)的用能分析

趙加寧，周 浩

(哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政環(huán)境工程學(xué)院，哈爾濱 150090)

低溫供熱系統(tǒng)的用能分析

趙加寧，周 浩

(哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政環(huán)境工程學(xué)院，哈爾濱 150090)

針對熱泵裝置用能效率的計算方法進(jìn)行了探討，分析了熱泵提升式系統(tǒng)用能效率的兩種計算方法．以熱能效率和效率作為評價指標(biāo)，對熱泵提升式系統(tǒng)和鍋爐提升式系統(tǒng)這兩種低溫供熱系統(tǒng)的用能情況進(jìn)行了能量分析與分析．計算結(jié)果表明，熱泵提升式系統(tǒng)的熱能效率要低于鍋爐提升式系統(tǒng)的熱能效率，但其效率要高于后者的效率；當(dāng)?shù)蜏責(zé)嵩吹墓┧疁囟容^高可直接用于供暖時，應(yīng)將低溫?zé)嵩吹臒崃炕蜃鳛椤按鷥r”計入供給能或供給來計算熱泵裝置的用能效率．

熱泵提升式系統(tǒng)；鍋爐提升式系統(tǒng)；熱能效率；效率；熱泵用能效率

自然界中的地?zé)?、太陽能以及工業(yè)余熱、城市污水等，均能產(chǎn)生大量的可直接或間接利用的低溫?zé)崴?，而近年來我國研發(fā)的一系列供水溫度在30～60,℃之間的低溫?zé)崴┡┒搜b置則正好能通過合理的供熱系統(tǒng)形式對這些低溫?zé)崴右岳没蚧厥眨_(dá)到節(jié)約能源的目的．一些溫度較低的熱水需經(jīng)過熱泵或鍋爐提升到一定的溫度后再進(jìn)行供熱，本文將這類系統(tǒng)稱為熱泵提升式或鍋爐提升式供熱系統(tǒng).

由于低溫?zé)嵩雌肺惠^低，若僅從能量數(shù)量上評價低溫供熱系統(tǒng)的用能效果，不能完全體現(xiàn)其節(jié)約高品位能源的特點，因而還需從能量質(zhì)量即的角度進(jìn)行分析．1957年希臘學(xué)者朗特(Rant)提出了熱力學(xué)參數(shù)“”的概念[1]，它反映了一定環(huán)境條件下系統(tǒng)的做功能力，隨之產(chǎn)生的分析方法是提高能量利用效率的有效手段．1975年，Reistad[2]首次利用能量分析與分析相結(jié)合的方法分析了美國境內(nèi)能源的利用與轉(zhuǎn)換過程，隨后各國逐漸運(yùn)用這兩種方法對能源利用過程進(jìn)行系統(tǒng)分析[3]．由于分析能有效檢測和評估熱力學(xué)不完善的原因[4-5]，因而同樣可以用來評價低溫供熱系統(tǒng)這種純用熱系統(tǒng)的能量利用效果. Balta等[6]對以地源熱泵為熱源的供暖房間的能流及流進(jìn)行了分析，計算了整個系統(tǒng)的損；Ozgener等[7]采用分析方法分析了土耳其的兩個地?zé)釁^(qū)域供熱系統(tǒng)的主要損失部位并探討了提高系統(tǒng)效率的方法．而在我國，俞頤秦[8]于1985年首次對燃料燃燒直接供熱、電爐供熱、蒸氣或熱水供熱、空氣源熱泵供熱以及太陽能供熱等系統(tǒng)的熱源進(jìn)行了分析與能量分析，其中分析采用了“能級”作為評價指標(biāo)，而能量分析則是直接比較了能量的數(shù)量；周國兵等[9]采用分析方法分析了影響供暖鍋爐損失的主要因素，并提出供暖鍋爐系統(tǒng)技術(shù)節(jié)能的方向和措施；王新一等[10]采用能量分析與分析相結(jié)合的方法對熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)進(jìn)行了節(jié)能技術(shù)分析．

1 低溫供熱系統(tǒng)的用能分析

本文重點分析兩種低溫供熱系統(tǒng)：熱泵提升式系統(tǒng)和鍋爐提升式系統(tǒng)，如圖1和圖2所示．

圖1 熱泵提升式系統(tǒng)原理Fig.1 Diagram of heat pump upgrading system

圖2 鍋爐提升式系統(tǒng)原理Fig.2 Diagram of boiler upgrading system

1.1 熱泵用能效率的計算方法

流入熱泵的能量包括兩部分：一是蒸發(fā)器側(cè)低溫?zé)嵩吹臒崮?，二是壓縮機(jī)消耗的電能．流出熱泵設(shè)備的能量為冷凝器側(cè)的供熱量和熱泵外部散熱損失，如果不計熱泵的外部散熱損失，則熱泵能流分布如圖3所示．

圖3 熱泵能流分布Fig.3 Layout of heat pump energy distribution

根據(jù)熱泵的定義[11]：熱泵是一種利用高位能使低位熱源流向高位熱源的節(jié)能裝置．通常熱泵裝置的效率定義為

式中：ηex,hp為熱泵裝置的效率；Ex,rQ為熱泵供出的熱量ErQ的值；Whp為熱泵裝置消耗的功．

但一些學(xué)者認(rèn)為，熱泵回收的工業(yè)余熱、地?zé)帷⑻柲艿鹊蜏責(zé)嵩淳且环N能源或資源，特別是工業(yè)余熱在產(chǎn)生過程中還消耗了能源，故低溫?zé)嵩刺峁┑牧鲬?yīng)作為“代價”處理[12]，即將其計入供給．文獻(xiàn)[13]在計算熱泵裝置的可用能效率(實質(zhì)就是效率)時將熱泵從土壤中吸入的熱量計入供給的可用能中，并以此計算了土壤源熱泵可用能效率；文獻(xiàn)[14]在計算太陽能輔助型熱泵時將太陽能輻射計入總供給，進(jìn)而計算了整個系統(tǒng)的效率．此時熱泵裝置的效率可表示為

式中：ηe′x,hp為將低溫?zé)嵩吹牧饔嬋牍┙o后的熱泵裝置效率；Ex,dQ為熱泵吸收的低溫?zé)嵩礋崃縀dQ的值．

1.1.2 熱泵熱能效率的計算

同樣，在計算熱泵的熱能效率時，也應(yīng)按照低溫?zé)嵩吹墓┧疁囟扰c30,℃的大小關(guān)系，分為低位能非計入法和低位能計入法兩種方法進(jìn)行計算．當(dāng)?shù)蜏責(zé)嵩吹墓┧疁囟鹊陀?0,℃時，熱泵裝置的供給能僅為壓縮機(jī)消耗的電能，而不計入從低溫?zé)嵩次氲哪芰?，即采用低位能非計入法計算．若電能折算?biāo)準(zhǔn)煤熱能系數(shù)為xe，熱泵的制熱系數(shù)為εh，則熱泵的熱能效率ηe,hp為

式中ErQ為熱泵供出的熱量．

當(dāng)?shù)蜏責(zé)嵩礋崴疁囟炔坏陀?0,℃時，供給能為壓縮機(jī)消耗的電能以及從低溫?zé)嵩次氲臒崮?，即采用低位能計入法計算．若低溫?zé)嵩吹臒崮苷鬯銟?biāo)準(zhǔn)煤熱能系數(shù)為xd，則此時熱泵的熱能效率ηe′,hp為

從式(3)和式(4)可以看到，計算熱泵的熱能效率時，熱泵的制熱系數(shù)εh是個關(guān)鍵參數(shù)．由于蒸發(fā)器以及冷凝器內(nèi)的熱水溫度是變化的，為正確分析計算工況對熱泵制熱系數(shù)的影響，本文選擇如圖4所示的勞倫茲循環(huán)作為熱泵的理想循環(huán)，包括升溫吸熱過程(D—A)、等熵壓縮過程(A—B)、降溫放熱過程(B—C)和等熵膨脹過程(C—D)．

圖4 勞倫茲循環(huán)在T-s圖上的表示Fig.4 Representation of Lorenz cycle in the T-s diagram

為簡化計算，取其平均溫度作為算術(shù)平均值，即TH,m=(Tc1+Tc2)/2以及TA,m=(Te1+Te2)/2．則理想熱泵循環(huán)制熱系數(shù)εi可 以表示為

式中：TH,m、TA,m分別為熱泵的冷凝器側(cè)和蒸發(fā)器側(cè)的熱水平均溫度，K；Tc1、Tc2為冷凝器側(cè)熱水的進(jìn)、出口溫度，K；Te1、Te2為蒸發(fā)器側(cè)熱水的進(jìn)、出口溫度，K．

實際熱泵在運(yùn)行中存在內(nèi)部工質(zhì)流動不可逆損失以及蒸發(fā)器與冷凝器內(nèi)的溫差傳熱損失．實際熱泵循環(huán)的εh可引入熱泵效率來表示，即

式中μ為實際循環(huán)的熱泵效率，表明了實際循環(huán)熱力學(xué)第一定律和第二定律上的損失程度．對于某一給定的熱泵循環(huán)裝置，雖然熱泵制熱系數(shù)隨工況變化較大，但由于其不可逆損失相對變化不大，因此可認(rèn)為此熱泵效率不變，以此為基礎(chǔ)計算不同設(shè)計工況下熱泵的制熱系數(shù)．

1.2 低溫供熱系統(tǒng)的熱能效率計算公式

熱泵提升式系統(tǒng)中，低溫?zé)嵩吹臒崴鳛闊岜玫牡臀粺嵩催M(jìn)入蒸發(fā)器；鍋爐提升式系統(tǒng)中低溫?zé)崴畡t是作為給水直接進(jìn)入鍋爐，類似于低溫?zé)嵩磁c鍋爐串聯(lián)，因而鍋爐提升式系統(tǒng)中的管網(wǎng)回水溫度與低溫?zé)嵩吹幕厮疁囟认嗟龋?/p>

低溫供熱系統(tǒng)中，有效利用能為從供暖末端供入房間的熱量，總供給能為熱源供給能與循環(huán)水泵電耗之和．有效利用能EQ為

式中：Qn′為房間設(shè)計熱負(fù)荷，kW；τ 為系統(tǒng)運(yùn)行時間.

鍋爐提升式系統(tǒng)的熱源供給能由低溫?zé)嵩春湾仩t兩部分提供．若鍋爐的供熱量占總供熱量的比例為γ，鍋爐熱效率為ηg，燃煤的折算標(biāo)準(zhǔn)煤熱能系數(shù)為xf，則鍋爐提升式系統(tǒng)的熱能效率ηe,g為

式中：Epnl為管網(wǎng)的散熱損失；Wp為循環(huán)水泵電耗．

因為熱泵裝置本身的熱能效率有兩種算法，因而熱泵提升式系統(tǒng)的熱能效率也相應(yīng)地有兩種算法．根據(jù)低位能非計入法得到的熱泵提升式系統(tǒng)的熱能效率ηe,hps為

根據(jù)低位能計入法得到的系統(tǒng)熱能效率e,hpsη′為

由于能量分析過程確定了能量的數(shù)量平衡，可以直接根據(jù)供給能與有效能的數(shù)量值計算系統(tǒng)的供給與有效，進(jìn)而計算整個系統(tǒng)的效率．

式中：ex,f為燃煤的化學(xué)，kJ/kg；Qnet,ar為燃煤的收到基低溫發(fā)熱量，kJ/kg．

由于鍋爐的供給能Eys=BQnet,ar=ErQ/ηg，其中B為燃煤耗量，kg．因而結(jié)合式(12)可得鍋爐的燃料化學(xué)

式中：Ex,dg、Ex,dh分別為低溫?zé)嵩刺幑┧?、回水的焓，kJ；Gd為低溫?zé)嵩刺幯h(huán)水流量，t/h，對于鍋爐提升式系統(tǒng)，該流量等于管網(wǎng)的循環(huán)流量，Gd=G，對于熱泵提升式系統(tǒng)，該流量應(yīng)按照低溫?zé)嵩吹墓崃颗c供回水溫差計算；hdg、hdh分別為低溫?zé)嵩刺幑┧?、回水的焓值，kJ/kg；sdg、sdh分別為低溫?zé)嵩刺幑┧?、回水的熵值，kJ/(kg·K)．

式中dG′為熱泵提升式系統(tǒng)中低溫?zé)嵩刺幍难h(huán)水流量，t/h．

2 案例分析

2.1 案例基本條件

該案例位于哈爾濱市，供熱面積為20×104,m2，輸送距離為1,000,m(L=2,000,m)，采暖建筑綜合熱指標(biāo)(未考慮管道散熱)q=45,W/m2，因而供熱設(shè)計負(fù)荷為9,000,kW．供熱管網(wǎng)采用聚氨酯泡沫塑料保溫直埋敷設(shè)方式，波紋管補(bǔ)償器補(bǔ)償．對常見熱泵廠家的設(shè)計工況統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，當(dāng)熱泵效率μ=80%時，采用式(6)計算得到的熱泵制熱系數(shù)與實際設(shè)備最為接近．鍋爐的熱效率取80%．取燃煤折算標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)xf=1；低溫?zé)嵩匆怨I(yè)余熱為例，折算標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)xf=1/(80%)=1.25；取凝汽式電站發(fā)電效率為0.3，輸配電效率為0.9，則電能折算標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)xf=1/(0.3× 0.9)=3.7．運(yùn)行時間τ=1,h．

計算主要參數(shù)：采暖室外設(shè)計溫度t0=-26,℃，大氣壓力為0.1,MPa；室內(nèi)設(shè)計溫度tn=18,℃；系統(tǒng)工作壓力為0.5,MPa．

當(dāng)?shù)蜏責(zé)嵩此疁匚挥?0～40,℃之間時，根據(jù)低溫?zé)嵩吹墓崃空伎偣崃康谋壤煌?，可以分別采用低溫直接供熱式系統(tǒng)、熱泵提升式系統(tǒng)以及鍋爐提升式系統(tǒng)3種供熱方案．本文重點分析熱泵提升式系統(tǒng)與鍋爐提升式系統(tǒng)的用能效率，以下首先根據(jù)低溫?zé)嵩吹墓崃颗c系統(tǒng)總供熱量的比例來確定兩種低溫供熱系統(tǒng)的適用范圍，然后分別計算、比較兩種系統(tǒng)的用能效率．

2.2 兩種低溫供熱系統(tǒng)適用的供熱量比例

用κ 來表示低溫?zé)崴嵯到y(tǒng)中低溫?zé)嵩吹墓崃颗c系統(tǒng)總供熱量的比值，當(dāng)κ＜1時，低溫?zé)嵩此芴峁┑墓崃啃∮谙到y(tǒng)總供熱量，僅依靠低溫?zé)嵩串a(chǎn)出的熱量已經(jīng)不能滿足區(qū)域供熱的需求，此時需要采用熱泵提升式系統(tǒng)或鍋爐提升式系統(tǒng)，在將水溫提升的同時，增大了熱源的供熱能力．

在鍋爐提升式系統(tǒng)中，低溫?zé)嵩丛O(shè)備與鍋爐串聯(lián)連接，低溫?zé)嵩闯袚?dān)的供熱量與系統(tǒng)總供熱量的比值κg為

式中：tg,d為低溫?zé)嵩吹墓┧疁囟?；tg和th分別為系統(tǒng)的供水、回水溫度．

經(jīng)鍋爐提升后的水溫最高為90,℃，即tg,d＜tg≤90,℃；低溫?zé)嵩吹淖钚」┧疁囟热g,d=35,℃，最低回水溫度為th=30,℃，則根據(jù)式(18)可得到鍋爐提升式系統(tǒng)的供熱量比例取值范圍為0.083≤κg＜1．

在熱泵提升式系統(tǒng)中，κp值的計算式為

根據(jù)熱泵的標(biāo)準(zhǔn)工況以及實際工程情況來看，蒸發(fā)器側(cè)或冷凝器側(cè)溫度過高將會引起壓縮機(jī)的不穩(wěn)定運(yùn)行，因而在計算時將熱泵冷源部分的最高進(jìn)水溫度定為40,℃，而熱泵熱源部分最高出水溫度定為65,℃，冷凝器側(cè)出水溫度與蒸發(fā)器側(cè)進(jìn)水溫度差最小為20,℃，冷凝器側(cè)進(jìn)出口溫差為10,℃，則根據(jù)式(6)可得理論制熱系數(shù)取值范圍為4.84≤εh≤7.5．進(jìn)而根據(jù)式(19)得到熱泵提升式系統(tǒng)供熱量比例取值范圍為0.794≤κp≤0.867．

2.3 兩種低溫供熱系統(tǒng)的用能效率計算結(jié)果

因低溫?zé)嵩垂┧疁囟雀哂?0,℃，應(yīng)按照低位能計入法計算熱泵提升式系統(tǒng)的用能效率．但為了分析兩種算法的差異，同時按低位能非計入法計算得到熱泵提升式系統(tǒng)的用能效率作為對比．另外，為了對熱泵提升式系統(tǒng)和鍋爐提升式系統(tǒng)的用能效率進(jìn)行合理地比較，以下分κg=κp和κg≠κp兩種情況來進(jìn)行討論．

2.3.1 κg=κp

在熱泵提升式系統(tǒng)的允許工況范圍內(nèi)，保持總供熱量不變且兩個系統(tǒng)中低溫?zé)嵩吹墓崃肯嗟?，即確保κg=κp．分別取低溫?zé)嵩吹墓┗厮疁囟葹?5,℃/ 30,℃和40,℃/30,℃，相應(yīng)系統(tǒng)的供回水溫度如表1所示．

表1 κg=κp時兩種系統(tǒng)的供回水溫度Tab.1Supply and return water temperatures of the two systems when κg=κp

根據(jù)表1中參數(shù)計算得到兩種系統(tǒng)的用能效率，結(jié)果如圖5和圖6所示．

從圖5和圖6可以看到在低溫?zé)嵩吹墓┧疁囟炔坏陀?0,℃且κ 值相同時：①按照低位能計入法計算得到的熱泵提升式系統(tǒng)的熱能效率要低于鍋爐提升式系統(tǒng)的熱能效率，而效率則要高于鍋爐提升式系統(tǒng)；②按照低位能非計入法計算得到的熱泵提升式系統(tǒng)的熱能效率和效率則均最大；③低位能非計入法計算的熱泵提升式系統(tǒng)熱能效率始終大于1.0，而效率則在κ 值增大到一定值后也超過了1.0．

圖5 相同κ 值時兩種系統(tǒng)的熱能效率Fig.5 Heat-energy efficiencies of the two systems at the same κ values

圖6 相同κ 值時兩種系統(tǒng)的效率Fig.6 Exergy efficiencies of the two systems at the same κ values

2.3.2 κg≠κp

此時兩個系統(tǒng)雖然有相同的低溫?zé)嵩?，但低溫?zé)嵩凑伎偣崃康谋壤煌?，以下分兩種情況來討論．

(1) 總供熱量相同，低溫?zé)嵩闯袚?dān)的供熱量不同．取低溫?zé)嵩吹墓┗厮疁囟葹?5,℃/30,℃，兩種系統(tǒng)的供水溫度在55～65,℃之間變化，則兩種系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)如表2所示．

表2 低溫?zé)嵩垂崃坎煌瑫r兩種系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)Tab.2 Design parameters of the two systems with different heating loads of low-temperature heat source

根據(jù)表2中的參數(shù)計算得到兩種系統(tǒng)的用能效率，結(jié)果如圖7和圖8所示．

圖7 低溫?zé)嵩垂崃坎煌瑫r系統(tǒng)的熱能效率Fig.7Heat-energy efficiencies of the two systems with different heating loads of low-temperature heat source

圖8 低溫?zé)嵩垂崃坎煌瑫r系統(tǒng)的效率Fig.8Exergy efficiencies of the two systems with different heating loads of low-temperature heat source

從圖7和圖8中可看到：①同樣可得到κg=κp時的結(jié)論①和②；②熱泵提升式系統(tǒng)的熱能效率與效率均隨著系統(tǒng)供水溫度的升高而下降，這與熱泵裝置的制熱系數(shù)隨供水溫度的變化趨勢是一致的；③此時鍋爐提升式系統(tǒng)的κg值要遠(yuǎn)小于熱泵提升式系統(tǒng)的κp值，即熱泵提升式系統(tǒng)所利用的低溫?zé)嵩吹推肺粺崮芤h(yuǎn)多于鍋爐提升式系統(tǒng)所利用的，因而即使按照低位能計入法得到的熱泵提升式系統(tǒng)效率也要遠(yuǎn)高于鍋爐提升式系統(tǒng)的效率；④同樣，在設(shè)計供水溫度范圍內(nèi)按照低位能非計入法計算的熱泵提升式的熱能效率始終大于1.0，而供水溫度低于一定值時效率也超過了1.0．

(2) 總供熱量不同，低溫?zé)嵩闯袚?dān)的供熱量相同．依然以低溫?zé)嵩垂┗厮疁囟?5,℃/30,℃為例，從1,000,kW至3,000,kW改變低溫?zé)嵩吹墓崃?，均保持?值不變，兩系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)如表3所示．

根據(jù)表3中的參數(shù)計算得到兩種系統(tǒng)的用能效率，結(jié)果如圖9和圖10所示．

從圖9和圖10中同樣可以得到κg=κp時的結(jié)論①和②，同時可以看到熱泵提升式系統(tǒng)的用能效率隨著低溫?zé)嵩吹墓崃炕蚩偣崃康脑黾佣龃螅?/p>

表3 低溫?zé)嵩垂崃肯嗤瑫r兩種系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)Tab.3 Design parameters of the two systems with the same heating loads of low-temperature heat source

圖9 低溫?zé)嵩垂崃肯嗤瑫r系統(tǒng)的熱能效率Fig.9 Heat-energy efficiencies of the two systems with the same heating loads of low-temperature heat source

圖10 低溫?zé)嵩垂崃肯嗤瑫r系統(tǒng)的效率Fig.10 Exergy efficiencies of the two systems with the same heating loads of low-temperature heat source

3 結(jié) 論

(1) 依據(jù)是否將低溫?zé)嵩吹哪芰坑嬋牍┙o能量，熱泵提升式供熱系統(tǒng)有兩種不同的用能效率計算方法：低位能非計入法和低位能計入法．

(2) 當(dāng)采用低位能計入法計算熱泵提升式系統(tǒng)的用能效率時，其熱能效率始終要小于鍋爐提升式系統(tǒng)的熱能效率．熱泵提升式系統(tǒng)供給能為電能，電能折算標(biāo)準(zhǔn)煤熱能系數(shù)是燃煤折算標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)的3.7倍，折算后的總供給能更大而導(dǎo)致熱能效率?。涣硗鉄岜锰嵘较到y(tǒng)的供回水溫差一般要小于鍋爐提升式系統(tǒng)的供回水溫差也是造成其熱能效率小的一個原因．

(3) 當(dāng)采用低位能計入法計算熱泵提升式系統(tǒng)的用能效率時，其效率始終要大于鍋爐提升式系統(tǒng)的效率．從兩個系統(tǒng)的κ 值可以看到，熱泵提升式系統(tǒng)從低溫?zé)嵩刺崛〉臒崃颗c鍋爐提升式系統(tǒng)提取的量相等或更多，以低品位熱能為主要供給能是熱泵提升式系統(tǒng)效率高的重要原因．

(4) 當(dāng)采用低位能非計入法計算時，熱泵提升式系統(tǒng)的用能效率要遠(yuǎn)高于按照低位能計入法計算的用能效率以及鍋爐提升式系統(tǒng)的用能效率，可見選用何種算法對熱泵提升式系統(tǒng)用能效率的評價至關(guān)重要．另外，低位能非計入法計算的結(jié)果中，熱能效率始終大于1.0，這與熱力學(xué)第一定律相違背；而效率也出現(xiàn)了大于1.0的情況，這又與熱力學(xué)第二定律導(dǎo)出的孤立系統(tǒng)降原理相違背．因此，當(dāng)?shù)蜏責(zé)嵩此疁乜芍苯佑糜诠┡瘯r，應(yīng)將低溫?zé)嵩吹臒崃炕蜃鳛椤按鷥r”計入供給能或供給來計算熱泵裝置的用能效率．

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(責(zé)任編輯：金順愛)

Energy-Use Analysis of Low Temperature Heating Systems

Zhao Jianing，Zhou Hao
(School of Municipal and Environmental Engineering，Harbin Institute of Technology，Harbin 150090，China)

The calculation methods of heat pump energy-use efficiency are discussed and two energy efficiency calculation methods of the heat pump upgrading system are analyzed. With heat-energy efficiency and exergy efficiency as evaluation indexes，energy analysis and exergy analysis are conducted on the energy using-process of two low temperature heating systems which are the heat pump upgrading system and boiler upgrading system. The calculation results show that the heat-energy efficiency of heat pump upgrading system is lower than that of boiler upgrading system，while the exergy efficiency of the former is higher than that of the latter. When the water supply temperature of low temperature heat source is high enough for it to be used directly for heating，its heat energy or exergy should be included in supply energy or supply exergy as a cost to calculate the energy-use efficiency of heat pump upgrading system.

heat pump upgrading system；boiler upgrading system；heat-energy efficiency；exergy efficiency；heat pump energy-use efficiency

TU833

A

0493-2137(2014)01-0028-08

10.11784/tdxbz201208032

2012-08-23；

2012-11-14.

“十一五”國家科技支撐計劃資助項目(2006BAJ01A04).

趙加寧（1956— ），女，教授.

趙加寧，zhaojn@hit.edu.cn．