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(guó)內(nèi)用氣壓力，保障民生供熱，成為供熱行業(yè)各專(zhuān)家學(xué)者所研討的問(wèn)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(yùn)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(zhuān)用機(jī)房，在保證供暖效果的基礎(chǔ)上可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目標(biāo)。目前，我國(guó)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(guó)內(nèi)外在研究空氣源熱泵機(jī)組時(shí)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(shí)際使用過(guò)程中，如果處于低溫、高濕的運(yùn)行環(huán)境中，空氣源熱泵機(jī)組會(huì)頻繁出現(xiàn)結(jié)霜、誤除霜、能效低、運(yùn)行穩(wěn)定性差等問(wèn)題，給空氣源熱泵供暖系統(tǒng)帶來(lái)直接的影響，同時(shí)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(duì)這些問(wèn)題時(shí)我國(guó)建筑科學(xué)研究院作為項(xiàng)目牽頭負(fù)責(zé)單位，對(duì)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)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(xiàng)，對(duì)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(kāi)發(fā)等工作開(kāi)展研究。

2? 空氣源熱泵供暖原理及特點(diǎn)

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(jī)壓縮后產(chǎn)生低位熱能，通過(guò)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(jì)、采集儀、數(shù)據(jù)傳感器。在進(jìn)行溫度測(cè)量時(shí)可以采用PT100鉑電阻溫度傳感器，精度控制在A級(jí);壓力傳感器精度控制在0.5%FS;測(cè)量壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)和水泵耗功時(shí)采用功率傳感器，精度控制在0.5級(jí);將電氣流量計(jì)測(cè)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(diǎn)

（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。

3? 空氣源熱泵供熱系統(tǒng)技術(shù)要求

（1）機(jī)組采用環(huán)保制冷劑;（2）單臺(tái)制熱量不大于120kW;（3）機(jī)組在室外環(huán)境溫度-25℃時(shí)可正常運(yùn)行制熱模式;（4）機(jī)組最高出水溫度不得低于65℃;（5）機(jī)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(jī)組采用雙系統(tǒng)設(shè)計(jì)或單系統(tǒng)雙壓縮機(jī)，當(dāng)其中一個(gè)系統(tǒng)或壓縮機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，可不影響正常運(yùn)行;系統(tǒng)須有穩(wěn)定可靠的自動(dòng)除霜系統(tǒng)，可通過(guò)模塊組合控制間隔除霜功能，也可根據(jù)實(shí)際情況手動(dòng)設(shè)置除霜;（7）噪聲：投標(biāo)方必須提供國(guó)家認(rèn)可實(shí)驗(yàn)室出具的噪聲測(cè)試報(bào)告，單臺(tái)機(jī)組的噪音不得高于75dB（A），系統(tǒng)安裝完成并按設(shè)計(jì)熱負(fù)荷運(yùn)行后，距離最近的居民或辦公場(chǎng)所噪聲應(yīng)不大于45dB（A）。

4? 節(jié)能效果與COP計(jì)算

試驗(yàn)過(guò)程中，選取天氣晴好、空氣源熱泵運(yùn)行穩(wěn)定的一天對(duì)空氣源熱泵供熱系統(tǒng)實(shí)際加熱效果進(jìn)行測(cè)量，空氣源熱泵24h工作自動(dòng)調(diào)節(jié)。凌晨0：00開(kāi)始記錄數(shù)據(jù)，每次測(cè)量時(shí)間間隔為10min。記錄試驗(yàn)溫室內(nèi)外溫差以及與對(duì)照溫室的溫差，觀察并記錄電表讀數(shù)。對(duì)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(jì)算試驗(yàn)溫室和對(duì)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。空氣源熱泵的COP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(jì)算公式為：

在進(jìn)行節(jié)能率計(jì)算時(shí)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(jì)算，將空氣源熱泵加溫過(guò)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(shí)所消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤量計(jì)算公式為：

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

5? 應(yīng)用效果分析

（1）居民小區(qū)在無(wú)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(shí)還能滿(mǎn)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(xiàng)目的替代方案。（3）系統(tǒng)的運(yùn)行噪聲控制可靠，無(wú)擾民之憂(yōu)，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(shí)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(yùn)行控制策略，優(yōu)化運(yùn)行方式、提高能效比。（5）由于系統(tǒng)運(yùn)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(jì)，在滿(mǎn)足系統(tǒng)運(yùn)行總流量的前提下，降低熱網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行流量，降低耗電量。

6? 結(jié)語(yǔ)

能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題是當(dāng)前我國(guó)供熱行業(yè)面臨的主要問(wèn)題。燃?xì)饪諝庠次帐綗岜米鳛橐环N新型供熱設(shè)備對(duì)于節(jié)能減排、減少能源依賴(lài)、實(shí)現(xiàn)清潔供熱具有較高的應(yīng)用價(jià)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(wèn)題。相信隨著對(duì)其系統(tǒng)深入研究，并對(duì)存在的缺陷不斷的加以改造，必將提高其運(yùn)行性能，產(chǎn)生更好的供熱效果，從而帶動(dòng)供熱行業(yè)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張建軍.我國(guó)空氣源熱泵供熱現(xiàn)狀、技術(shù)及政策[J].中國(guó)住宅設(shè)施，2019（4）：38～40.

[2] 姚登科.煤改電中空氣源熱泵供暖方案的優(yōu)化研究[D].北京建筑大學(xué)，2019.