空氣源熱泵采暖的新機遇

馬秀力

（濟南市工程質(zhì)量與安全生產(chǎn)監(jiān)督站 山東濟南 250014）

引言

近幾年，霧霾、PM2.5等詞匯經(jīng)常地出現(xiàn)在我們的日常生活中，霧霾天氣頻發(fā)，大氣污染嚴(yán)重，已經(jīng)成為了最嚴(yán)重、最亟需解決的環(huán)境問題之一。尤其是北方采暖季時，更是經(jīng)常出現(xiàn)城市“爆表”的情況。為了減輕北方地區(qū)的供熱采暖對霧霾天氣的影響，可以采用高效環(huán)保的采暖方式替代以往傳統(tǒng)的燃煤采暖。而空氣源熱泵采暖，在節(jié)約能源的同時，更可以避免了污染物的直接排放，它的推廣、應(yīng)用將在一定程度上緩解霧霾天氣的現(xiàn)狀。隨著政府“煤改電”的推動，空氣源熱泵以其高效、環(huán)保、安裝靈活，不受土地、水資源等條件限制的特點，迎合了國家節(jié)能、環(huán)保的政策導(dǎo)向，使其在北方采暖地區(qū)脫穎而出，迎來了發(fā)展的新機遇。

1 霧霾天氣的現(xiàn)狀

霧霾是霧和霾的統(tǒng)稱，很多地區(qū)將霧及霾一起作為災(zāi)害性天氣進行預(yù)警預(yù)報，統(tǒng)稱為“霧霾天氣”。霧霾是特定的氣候條件與人類活動相互作用產(chǎn)生的結(jié)果。2014年2月，習(xí)近平曾在考察時指出：應(yīng)對霧霾天氣的首要任務(wù)是控制PM2.5，要從減少燃煤、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等方面采取措施。而霧霾天氣具有明顯的季節(jié)性，冬季霧霾天氣的天數(shù)約占全年霧霾總天數(shù)的42.3%。

我國北方地區(qū)冬季的采暖主要依靠燃煤鍋爐，每平方米每年大約要消耗20kg標(biāo)煤，采暖能耗占全國建筑總能耗的40%以上[1]。燃煤采暖方式不僅消耗了大量的煤炭，還排出了大量的廢氣、粉塵以及固體小顆粒等污染物，這對霧霾天氣的出現(xiàn)起了推動作用。在此情況下，急需一種節(jié)能環(huán)保的采暖方式來替代燃煤鍋爐進行供熱取暖，空氣源熱泵正好符合這一要求，使其在北方采暖地區(qū)得到廣泛應(yīng)用。

2 空氣源熱泵采暖的政策支持

早在2016年，國家有關(guān)部委就聯(lián)合印發(fā)了《“十三五”全民節(jié)能行動計劃》，其中明確提出了要大力推廣空氣源熱泵。以北京地區(qū)為例，2016年針對安裝空氣源熱泵的農(nóng)戶，按照市財政每戶給予1.2萬元，區(qū)財政給予0.6～1.2萬元進行補貼，從而提高農(nóng)戶參與“煤改電”采暖的積極性，并結(jié)合空氣源熱泵高效節(jié)能的特點，使更多的居民主動選擇空氣源熱泵采暖。而從2003年至今，北京市已累計完成38.45萬戶的“煤改電”工程改造，北京中心區(qū)域已基本實現(xiàn)了“無煤化”，預(yù)計到2020年，北京市將完成煤改電改造100萬戶，徹底實現(xiàn)“無煤化”。[2]

山東為了推動“煤改電”工程，共出臺了11項配套政策，涵蓋了電網(wǎng)補貼、專項電價、電費補貼等多個領(lǐng)域，為推動山東地區(qū)“煤改電”技術(shù)的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。其中，濟南地區(qū)自2017年供熱季起，對實施家庭電采暖的居民，采暖期用電按0.2元/度的標(biāo)準(zhǔn)進行補貼，年最高可補貼六千度。對采用集中式電采暖的供熱企業(yè)，執(zhí)行平段0.5元/度、谷段0.25元/度的優(yōu)惠電價，供熱企業(yè)因此而出現(xiàn)的虧損經(jīng)第三方機構(gòu)審計后給予相應(yīng)財政補貼。濟南市出臺的“北方地區(qū)冬季清潔取暖試點城市”（2017-2020年）實施方案就明確提出“三是加快通過電蓄能鍋爐、熱泵（空氣源、污水源等）、電蒸汽鍋爐等方式，實現(xiàn)燃煤鍋爐煤改電。通過實施上述措施，將我市打造成全國首個實現(xiàn)35蒸噸及以下燃煤鍋爐全部淘汰的省會城市。”[3]

3 空氣源熱泵采暖系統(tǒng)

空氣源熱泵是一種節(jié)能、高效、環(huán)保的供熱采暖技術(shù)，它利用高位電能從室外空氣中獲取低位熱源，經(jīng)整合后流向高位熱源，從而實現(xiàn)供熱采暖?？諝庠礋岜霉┡┒嗽O(shè)備主要包括：地板輻射供暖、風(fēng)機盤管供暖和散熱器供暖三種，詳見圖1。

圖1 空氣源熱泵供暖末端設(shè)備

3.1 三種不同末端的優(yōu)缺點

地板輻射供暖：供水溫度一般在35℃左右，優(yōu)點：（1）溫度自下而上，從而使人體實感溫度比室內(nèi)實際空氣溫度高出約2~4℃，提高了舒適度。（2）地板輻射采暖具有一定的蓄熱性，熱穩(wěn)定性較好，能有效降低空氣源熱泵在極端天氣的制熱功率波動，從而使系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定與可靠。（3）不占房間的有效使用面積，增加了室內(nèi)空間。缺點：這種供暖方式會增加地面厚度，降低房間高度；如出現(xiàn)施工質(zhì)量問題，維護困難。

風(fēng)機盤管供暖：供水溫度一般在45℃左右，優(yōu)點：（1）房間溫度上升速度快。（2）每個房間的風(fēng)機盤管風(fēng)機可以單獨控制，有利于節(jié)能降耗。（3）供水溫度比散熱器要求低，而且空氣源熱泵能效比高，運行費用低。（4）熱泵空調(diào)一體機可一機兩用，冬季供暖，夏季制冷，綜合初投資費用更低。缺點：熱空氣在頂部有效利用低、舒適性差、運行產(chǎn)生噪音。

散熱器供暖：供水溫度一般在55℃左右，優(yōu)點：（1）安裝方便，維修簡單，型式多樣，容易與家裝所融合。（2）同時，可利用散熱器上的溫控閥單獨調(diào)節(jié)每個房間的室內(nèi)溫度，溫度調(diào)節(jié)靈活。（3）與直接電供暖方式相比，節(jié)能效果更好。缺點：一般熱媒供水溫度較高，影響熱泵供暖的能效比，室內(nèi)升溫慢，熱舒適性差，占有一定的空間。

3.2 采暖系統(tǒng)末端的選擇

地板輻射供暖、風(fēng)機盤管供暖、散熱器供暖三種末端，有著不同的導(dǎo)熱方式和節(jié)能熱舒適性，同時對室外側(cè)提供的熱水溫度的要求也是不同的，而空氣源熱泵提供的熱水溫度越高，COP值就會越低，當(dāng)然其運行費用就會越高。下表是一組網(wǎng)路數(shù)據(jù)可供參考[4]：

表1 三種不同末端供水溫度及運行費用比較

由表1可以看出，采用同樣的空氣源熱泵設(shè)備，三種不同末端的費用比較：散熱器供暖方式>風(fēng)機盤管>地面輻射供暖。因此，選用末端設(shè)備時不僅要考慮運行費用，還要考慮建筑物屬性、房間功能、生活習(xí)慣等多個方面，經(jīng)綜合比較，最終選擇適合住戶需求的供暖形式。

3.3 適宜區(qū)域及運行效果

空氣源熱泵作為熱泵機組的形式之一，能夠一年四季全天候運行；機型多種多樣，規(guī)格齊全，可滿足家庭、小區(qū)及公共建筑等各種場所。但在北方寒冷地區(qū)室外溫度極低時（-15℃以下區(qū)域），通常會出現(xiàn)運行能力差的問題，推廣過程中主要面臨制熱能力衰減、制熱效率低以及結(jié)霜等問題，這在一定程度上阻礙了空氣源熱泵在北方地區(qū)的應(yīng)用。但是近幾年，隨著雙級壓縮循環(huán)、增焓等技術(shù)的出現(xiàn)使得在北方寒冷地區(qū)使用空氣源熱泵成為可能，尤其是低溫空氣源熱泵的出現(xiàn)將空氣源熱泵采暖的使用范圍和使用條件推向了一個新的高度。目前，濟南地區(qū)已有高墻王小區(qū)、方正園小區(qū)、大學(xué)仕花園、印象濟南等多個小區(qū)采用了空氣源熱泵供暖，通過運行發(fā)現(xiàn)效果良好[5]。

結(jié)語

由此可見，空氣源熱泵采暖在緩解霧霾方面有重要作用，在我國北方地區(qū)大力推廣空氣源熱泵，不僅能有效減少煤炭資源的消耗和污染物的排放，而且對我國的節(jié)能減排工作具有重大意義，同時還能在一定程度上緩解我國霧霾天氣的現(xiàn)狀。