賈興旺

近些年來(lái)，雖然我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展比較迅速，但是能源的消耗量與日俱增，尤其是化石燃料燃燒過(guò)程中所排放的污染物會(huì)增加生態(tài)環(huán)境的壓力。2013年國(guó)務(wù)院制定并頒發(fā)了《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，極大的推動(dòng)了清潔能源工程的發(fā)展，如“煤改電”、“煤改氣”等。在上述工程中，空氣源熱泵得到了廣泛的應(yīng)用，其既可以避免燃料不完全燃燒所排放的污染物，而且還可以滿足人們的取暖需求，達(dá)到生態(tài)環(huán)保與經(jīng)濟(jì)效益的雙重要求。鑒于此，本文對(duì)煤改電中空氣源熱泵供暖方案的優(yōu)化進(jìn)行分析，以供參考。

煤改電;空氣源熱泵供暖方案;優(yōu)化

隨著城市化建設(shè)和生態(tài)環(huán)保的發(fā)展，有效的推動(dòng)了煤改電的進(jìn)程，通過(guò)對(duì)空氣源熱泵供暖方案進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，既能夠有效降低系統(tǒng)的運(yùn)行能耗，而且還能夠提高室內(nèi)的舒適度，在滿足用戶供暖需求的同時(shí)，還可以達(dá)到生態(tài)環(huán)保的要求。

空氣源熱泵技術(shù)是一種清潔能源技術(shù)，也是一種環(huán)境空氣中低溫?zé)嵩吹墓?jié)能技術(shù)，通過(guò)壓縮機(jī)的高效熱收集器成為高溫?zé)嵩?，然后通過(guò)熱交換器將熱量輸送到水中供暖或供熱。與空調(diào)相比，空氣源熱泵冷凝溫度較高，蒸發(fā)溫度較低，自適應(yīng)介質(zhì)溫度較寬，室外環(huán)境總溫度可在-15 ～ 40℃的溫度下使用。與燃煤相比，空氣源熱泵加熱技術(shù)采用的是不耗大量燃料的可再生能源，熱泵安裝簡(jiǎn)單，占地面積小，不需要土建投資，沒(méi)有污染物排放，沒(méi)有灰塵凈化對(duì)環(huán)境造成二次污染，節(jié)省了材料、人事管理和控制、維護(hù)和管理費(fèi)用，滿足了綠色節(jié)能、環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的要求。

（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(jī)房，機(jī)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(méi)有冷卻水這部分動(dòng)力消耗環(huán)節(jié)，冷卻水消耗環(huán)節(jié)帶來(lái)的污染導(dǎo)致細(xì)菌感染的病例已屢見(jiàn)不止，從全面健康角度，空氣源熱泵也有明顯的優(yōu)勢(shì)。（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(jī)器本體及供應(yīng)燃料輸送、除塵機(jī)器和排放煙氣及燃料殘?jiān)到y(tǒng)，總體設(shè)計(jì)便捷、系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、對(duì)環(huán)境沒(méi)有破壞影響。（4）空氣源熱泵采用模塊化機(jī)組設(shè)計(jì)，無(wú)需考慮備用設(shè)備，使用過(guò)程中電腦主動(dòng)控制，調(diào)節(jié)機(jī)器的運(yùn)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(guó)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。

《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50736-2012中明確規(guī)定：在進(jìn)行空氣源熱泵熱負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算時(shí)，需要滿足如下要求：（1）通風(fēng)過(guò)程所需消耗的熱量;（2）圍護(hù)結(jié)構(gòu)所需熱負(fù)荷;（3）外門開(kāi)啟與冷風(fēng)滲透過(guò)程中，在冷空氣加熱階段需要的耗熱量;（4）其他途徑所需要消耗和獲取的熱量。通常情況下，空氣源熱泵所產(chǎn)生的熱負(fù)荷主要由兩部分組成，即新風(fēng)負(fù)荷和室內(nèi)負(fù)荷，如果空調(diào)系統(tǒng)未經(jīng)加濕處理時(shí)，將會(huì)采用與供暖系統(tǒng)一樣的熱負(fù)荷公式進(jìn)行計(jì)算。本次研究過(guò)程中為了使房間具備良好的氣流組織，采用了TLX-A21立式明裝風(fēng)機(jī)盤管4臺(tái)，每臺(tái)風(fēng)機(jī)盤管能夠產(chǎn)生1.178kW的供熱量。根據(jù)《風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組》GB/T19232-2

3.1熱指標(biāo)計(jì)算法

大部分早期建筑物為了能夠達(dá)到節(jié)能效果，且保證煤改電的順利進(jìn)行，就需要對(duì)既有建筑進(jìn)行改造，此時(shí)可能會(huì)因?yàn)閳D紙的丟失和不足，而導(dǎo)致優(yōu)化方案無(wú)法順利進(jìn)行，此時(shí)可以借助熱指標(biāo)法對(duì)其進(jìn)行估算。通常情況下，熱指標(biāo)法包括了體積指標(biāo)法和面積指標(biāo)法兩種方法，其中面積指標(biāo)法一般是在室內(nèi)外溫差為1℃的情況下，每平米建筑物所對(duì)應(yīng)的平均熱負(fù)荷。體積熱指標(biāo)法一般是指在室內(nèi)外溫差為1℃的情況下，每立方米建筑物所對(duì)應(yīng)的采暖熱負(fù)荷。建筑熱負(fù)荷不僅與建筑面積有關(guān)，而且與建筑物的窗墻比、體形系數(shù)等有關(guān)，主要取決于建筑物通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)向外界所傳遞的熱量。實(shí)際上，面積熱指標(biāo)法所對(duì)應(yīng)的計(jì)算過(guò)程和結(jié)果更為直觀，而且計(jì)算過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)便，因此在空氣源熱泵設(shè)備校核計(jì)算過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了不錯(cuò)的應(yīng)用效果。

3.2風(fēng)機(jī)盤管在不同出風(fēng)速度下的制熱量修正

本次研究所選擇的風(fēng)機(jī)盤管在進(jìn)行高檔位運(yùn)行過(guò)程中，所產(chǎn)生的制熱量，通過(guò)與速度修正系數(shù)相乘就能夠獲得中速和低速運(yùn)行狀態(tài)下風(fēng)機(jī)盤管的制熱量。通過(guò)分析得知，餐廳2選擇了TXL-A21型號(hào)的風(fēng)機(jī)盤管，通過(guò)對(duì)進(jìn)風(fēng)口空氣干球溫度和進(jìn)水溫度進(jìn)行校核發(fā)現(xiàn)，在高速風(fēng)量下，風(fēng)機(jī)盤管的單臺(tái)制熱量為2.124kW，在中速條件下，所對(duì)應(yīng)的制熱量修正系數(shù)為0.88，這樣一來(lái)風(fēng)機(jī)盤管的單臺(tái)制熱量達(dá)到了：2.124×0.88=1.869kW。在實(shí)際情況下，室內(nèi)熱負(fù)荷所需制熱量1.178kW，而改造后風(fēng)機(jī)盤管所對(duì)應(yīng)的最終制熱量達(dá)到了1.869kW，符合餐廳2室內(nèi)所需熱量要求。

4.1空氣源熱泵的溫度適應(yīng)性

（1）對(duì)于夏熱冬冷地區(qū)：冬季濕冷，1月平均氣溫0-10℃，年平均氣溫小于5℃的日數(shù)為0-90天;夏熱冬冷地區(qū)的氣候特征是夏季悶熱，7月份平均地區(qū)氣溫25-30℃，年日平均氣溫大于25℃的日數(shù)為40-100天;氣溫的日較差較小，年降雨量大，日照偏小。這些地區(qū)的氣候特點(diǎn)非常適合于應(yīng)用空氣源熱泵。（2）對(duì)于云南大部，四川西南部、貴州，西藏南部一小部分地區(qū)：這些地區(qū)1月平均氣溫1-13℃，年日平均氣溫小于5℃的日數(shù)0-90天。在這樣的氣候條件下，過(guò)去相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間建筑物在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就不考慮采暖設(shè)備的運(yùn)用。但是，近年來(lái)隨著現(xiàn)代化生活水平的提高和建筑水平的提升，人們對(duì)居住和工作建筑環(huán)境要求也日益提高，因此，這些地區(qū)的公寓等建筑也開(kāi)始因地制宜的設(shè)置采暖系統(tǒng)。在這種氣候條件下，選用空氣源熱泵系統(tǒng)是最合適不過(guò)的。（3）傳統(tǒng)的空氣源熱泵機(jī)組在室外空氣溫度高于-3℃的情況下，均能可靠安全地運(yùn)行。所以，空氣源熱泵機(jī)組的應(yīng)用范圍便順勢(shì)由南向北開(kāi)始擴(kuò)展，即已進(jìn)入氣候區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)的II區(qū)的部分地區(qū)內(nèi)。這些地區(qū)氣候特點(diǎn)是冬季氣溫較低，1月平均氣溫為-10-0℃，但是在采暖期里氣溫高于-3℃的時(shí)數(shù)卻占很大的比例，而氣溫低于-3℃的時(shí)間多出現(xiàn)在夜間。

4.2空氣源熱泵的可行性

目前，我國(guó)北方冬季供暖時(shí)間較長(zhǎng)，且供暖特點(diǎn)為集中量大。為相應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的政策，北方供暖已經(jīng)由原來(lái)的燃煤供暖逐漸替換成電供暖，小網(wǎng)供暖合并成大網(wǎng)，空氣源熱泵在北方是有自己廣闊的市場(chǎng)，只是因地制宜這張牌要想在北方打的響亮，我們需要對(duì)空氣源熱泵給予更加靈活的運(yùn)用，或者是再次嚴(yán)謹(jǐn)論證的科研。

空氣源熱泵供暖是一種清潔的供暖方式，且在嚴(yán)寒地區(qū)的實(shí)際運(yùn)行具有很好的前景，但空氣源熱泵實(shí)施供暖過(guò)程中并不是完美，室外蒸發(fā)器結(jié)霜、熱泵性能較低等問(wèn)題都必須給予重視?；诖耍瑢?duì)其在嚴(yán)寒地區(qū)的實(shí)際供暖可行性進(jìn)行分析。對(duì)供暖主體構(gòu)造、性能、運(yùn)行原理略有疏忽，都會(huì)影響我們對(duì)空氣源熱泵的可行性分析的準(zhǔn)確性，所以全面了解空氣源熱泵及其工作環(huán)境，判斷兩者配合發(fā)揮的熱效能及持續(xù)性等等，才能綜合評(píng)價(jià)出可行性。

[1]張春林，程港，錢志博.雙級(jí)壓縮空氣源熱泵在農(nóng)村煤改電項(xiàng)目中的應(yīng)用[J].建筑熱能通風(fēng)空調(diào)，2018，37（08）：54-56+53.

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