空氣源熱泵供暖的節(jié)能效果實(shí)例分析

潘艷丹 陳靜 張炳學(xué)

摘 要：空氣源熱泵供暖逐漸成為煤改電的替代選擇方案。本文結(jié)合河南省鄭州市的某供暖項(xiàng)目，核算分析了該項(xiàng)目采用空氣源熱泵供暖的節(jié)能效果。該項(xiàng)目單位供熱面積能耗為1.95 kgce/m2，遠(yuǎn)低于燃煤為主集中供暖建筑供暖能耗指標(biāo)引導(dǎo)值。節(jié)約能耗折標(biāo)煤393.47 t，相應(yīng)地可減少產(chǎn)生SO2為240.01 t，煙塵為40.92 t，氮氧化物為1.97 t，體現(xiàn)了很好的節(jié)能減排效果。

關(guān)鍵詞：空氣源熱泵;供暖;節(jié)能效果

中圖分類號(hào)：TU83? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? 文章編號(hào)：1003-5168（2021）24-0091-03

A case Study of the Energy Saving Effect About Heating Supply Under Air Source Heat Pumps

PAN Yandan? ? CHEN Jing? ? ZHANG Bingxue

（Henan Low-Carbon Energy Saving Technology Co.， Ltd，Zhengzhou? Henan? 450000）

Abstract： Air source heat pump heating has gradually become an alternative to coal heating. Combining with a heating project， this paper analyzes the energy saving effect of using air source heat pumps. In this project， the energy consumption per unit heating area is 1.95kgce/m2， which is far lower than the guiding value of heating energy consumption index for buildings with coal burning heating. It saved the energy consumption of 393.47 tons standard coal， correspondingly， the production of sulfur dioxide 240.01 tons， dust 40.92 tons and nitrogen oxides 1.97 tons can be reduced， which has shown a good effect on energy conservation and emission reduction.

Keywords： air source heat pump;heating supply;energy-saving effect

我國能源緊缺形勢(shì)十分嚴(yán)峻，開發(fā)利用可再生能源為主的新能源成為人類的必然選擇。目前我國城鎮(zhèn)建筑采暖主要是靠燃燒礦物燃料，給大氣環(huán)境造成了極大的污染。隨著我國城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)和人民生活水平不斷提高，建筑能耗的比例將繼續(xù)增加。這將導(dǎo)致建筑用能的不斷增長，造成對(duì)我國能源供應(yīng)系統(tǒng)的巨大壓力。

與此同時(shí)，國務(wù)院下發(fā)全面整治燃煤小鍋爐計(jì)劃，加快推進(jìn)“煤改氣”“煤改電”等集中供熱工程建設(shè)。一些地區(qū)的政府工作文件中也鼓勵(lì)用地?zé)崮?、空氣能等清潔能源提供供熱、供冷服?wù)，提出了壓減燃煤消費(fèi)，防治大氣污染、提高可再生能源消費(fèi)比例等要求。鼓勵(lì)因地制宜發(fā)展可再生能源供熱，加快構(gòu)建以集中供熱為主，以空氣熱能等清潔能源利用為輔的現(xiàn)代清潔取暖體系[1]。

熱泵作為一種高效加熱裝置，在新能源技術(shù)領(lǐng)域備受關(guān)注，尤其是空氣源熱泵可從環(huán)境大氣中吸取豐富的低品位能量，使用方便，安全節(jié)約，因此成為熱泵諸多型式中應(yīng)用最為廣泛的一種。該產(chǎn)品所體現(xiàn)的節(jié)能環(huán)保性，將成為煤改電政策之下北方清潔采暖、清潔熱水的首選技術(shù)之一[2-3]。

1 實(shí)例介紹

本文實(shí)例分析的供暖項(xiàng)目位于我國河南省鄭州市，該地區(qū)屬暖溫帶大陸季風(fēng)性氣候，冬冷夏熱。項(xiàng)目供暖總面積10.78萬㎡，共建熱源站1個(gè)，供熱管網(wǎng)約6 350 m，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)1套。采暖建筑為框架結(jié)構(gòu)的節(jié)能型建筑。主要建設(shè)內(nèi)容包含供暖熱源站建設(shè)、供熱管網(wǎng)建設(shè)、物聯(lián)網(wǎng)智能控制系統(tǒng)建設(shè)。

項(xiàng)目住宅供暖系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間為24 h/天，供暖期為11月15日至次年3月15日，年運(yùn)行120天，運(yùn)行時(shí)間共計(jì)2 880 h/季。依據(jù)該地區(qū)冬季室外的溫度為-3.8 ℃，項(xiàng)目室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度為不低于18 ℃。本項(xiàng)目住宅建成于2010年，墻體有外保溫結(jié)構(gòu)，依據(jù)當(dāng)?shù)鼐幼〗ㄖ?jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)供熱指標(biāo)均按45 W/㎡標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行[4]。

項(xiàng)目采用某型號(hào)空氣源熱泵供暖，產(chǎn)品名義制熱量為175 kW，消耗總電功率為52 kW，共配置空氣源熱泵機(jī)組25臺(tái)。空氣源熱泵機(jī)組的附屬設(shè)備有循環(huán)水泵6臺(tái)，補(bǔ)水泵1臺(tái)，軟化水系統(tǒng)1套。根據(jù)項(xiàng)目所在地氣象條件、供水排水管網(wǎng)及所采用的設(shè)備等其他條件，核算得出該項(xiàng)目的主要技術(shù)指標(biāo)，如表1所示。

2 項(xiàng)目工藝原理

空氣源熱泵是運(yùn)用逆卡諾循環(huán)原理，通過壓縮機(jī)的工作使冷媒吸熱與放熱，實(shí)現(xiàn)了利用空氣中的低溫（低品位）熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷兀ǜ咂肺唬崃?，使冷水逐步升溫?5 ℃以上的新型機(jī)電產(chǎn)品。在制熱時(shí)，液態(tài)制冷劑在空氣換熱器中汽化，吸收空氣中的熱量，低溫低壓的氣態(tài)制冷劑經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后變?yōu)楦邷馗邏簹怏w送至水換熱器。由于制冷劑的溫度高于水的溫度，制冷劑從氣態(tài)冷卻為液態(tài)，液體制冷劑經(jīng)膨脹閥節(jié)流后，在壓力作用下進(jìn)入空氣換熱器，低壓氣體制冷劑再次汽化，完成一次循環(huán)。在這個(gè)循環(huán)中，隨著制冷劑狀態(tài)的變動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了熱量從空氣側(cè)向水側(cè)的轉(zhuǎn)移[5]。