崔楚陽(yáng),任福松,劉志輝,吳翠姑,馬坤茹

摘要：為了提升空氣源熱泵低溫環(huán)境中的熱效率，解決熱泵冬季易結(jié)霜、故障率高等問(wèn)題，提出一種利用相變蓄能裝置將空氣源熱泵和水源熱泵組合的蓄聯(lián)熱泵技術(shù)。以河北保定高速某服務(wù)區(qū)蓄聯(lián)熱泵的改造工程為例，設(shè)計(jì)了蓄聯(lián)熱泵系統(tǒng)改造方案，并將蓄聯(lián)熱泵聯(lián)合供暖系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)與位于同一地區(qū)、相似建筑中使用單一熱源供暖的空氣源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，考察供水溫度、室內(nèi)溫度、單位供暖面積的耗電量和COP值等因素的變化情況。研究結(jié)果表明，在相同室外氣溫、相同單位面積供暖熱負(fù)荷的條件下，蓄聯(lián)熱泵供暖效果更穩(wěn)定，室內(nèi)溫度更高，蓄聯(lián)熱泵每平方米耗能相比空氣源熱泵低15.5%，綜合COP提高了20.68%，靜態(tài)投資回收期為11.89年。蓄聯(lián)熱泵清潔供暖技術(shù)具有一定的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，適用于低溫持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的偏遠(yuǎn)山區(qū)等寒冷地區(qū)，研究結(jié)果對(duì)蓄聯(lián)熱泵的推廣具有重要的借鑒意義與應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：供熱工程;空氣源熱泵;水源熱泵;蓄能互聯(lián)熱泵;可靠性;經(jīng)濟(jì)性

中圖分類(lèi)號(hào)：TU832文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.7535/hbgykj.2021yx06010

Research on clean heating technology transformation of ESIHP

in a service area of Baoding expressway in Hebei Province

CUI Chuyang 1，2，REN Fusong3，LIU Zhihui4，WU Cuigu5，MA Kunru1，2

（1.School of Architectural Engineering，Hebei University of Science and Technology，Shijiazhuang，Hebei 050018，China;2.Hebei Technology Innovation Center of Phase Change Thermal Management of Internet Data Center，Cangzhou，Hebei 061001，China;3.Hebei Hongtong Weiye Technology Development Company Limited，Shijiazhuang，Hebei 050051，China;4.Baoding Green Building Development Center，Baoding，Hebei 071051，China;5.Hebei Phoenix Valley Zero Carbon Development Research Institute，Baoding，Hebei 071051，China）

Abstract：In order to improve the thermal efficiency of air source heat pump in low temperature and solve the problems of easy frosting and high failure rate of heat pump in winter，an energy storage interconnection heat pump （ESIHP） technology which combined air-source heat pump （ASHP） and water-source heat pump （WSHP） by phase change energy storage device was proposed.Taking the reconstruction project of the ESIHP in a service area of Baoding expressway in Hebei Province as an example，the retrofit scheme of the ESIHP system was designed，the operating data of the single source ASHP heating and the ESIHP heating were compared in the same area and similar buildings and the changes of water supply temperature，indoor temperature，power consumption per unit heating area and COP value were investigated.The results show that the heating effect of the ESIHP is more stable and the indoor temperature is higher with the same outdoor temperature and the same heating load per unit area.The energy consumption per square meter of the ESIHP is 15.5% lower than that of the ASHP，the comprehensive COP is increased by 20.68%，and the static investment payback period is 11.89 years.The clean heating technology of the ESIHP has certain reliability and economy，and is suitable for cold areas such as remote mountainous areas with long low temperature duration.The research results provide important reference significance and application value for the promotion of ESIHP.

Keywords：heating engineering;air source heat pump;water source heat pump;energy storage interconnected heat pump;reliability;economy

隨著供暖技術(shù)的不斷成熟，電代煤、氣代煤、清潔煤、空氣源熱泵等多種供暖方式逐漸替代了傳統(tǒng)燃煤供暖。其中，空氣源熱泵是一種較受歡迎的供暖方式，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)方便、費(fèi)用低、供暖效果穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但其本身也存在亟需解決的問(wèn)題，如低溫環(huán)境下室外側(cè)換熱器極易結(jié)霜導(dǎo)致其能效降低、故障率升高，而除霜時(shí)又會(huì)使室內(nèi)溫度降低，影響供暖效果[1-4]。

為了彌補(bǔ)空氣源熱泵的缺陷，打破單一熱泵系統(tǒng)的技術(shù)限制，提出了蓄聯(lián)熱泵系統(tǒng)。蓄聯(lián)熱泵系統(tǒng)又稱(chēng)為“蓄能互聯(lián)熱泵系統(tǒng)”，其利用相變蓄能裝置將空氣源熱泵和水源熱泵組合，是蓄能技術(shù)與熱泵技術(shù)的綜合應(yīng)用[5]。蓄聯(lián)熱泵是在空氣源熱泵蓄能技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，蓄熱技術(shù)現(xiàn)已成為開(kāi)發(fā)新能源、提高能源利用率、協(xié)調(diào)能量供求在強(qiáng)度和時(shí)間上不匹配的關(guān)鍵技術(shù)[6-8]，蓄熱技術(shù)主要有顯熱蓄熱、相變蓄熱和熱化學(xué)反應(yīng)蓄熱3種方式[9]，可將空氣源及其他低溫?zé)岜梅绞较嘟Y(jié)合，提高熱泵穩(wěn)定性[10]。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)蓄聯(lián)熱泵的理論研究主要還是聚焦在針對(duì)空氣源熱泵的蓄熱技術(shù)上[11-13]，而中國(guó)已經(jīng)進(jìn)行了一些蓄聯(lián)熱泵技術(shù)的實(shí)際改造應(yīng)用。周玨等[14]介紹了國(guó)網(wǎng)蘭州建西變電站家屬樓的蓄聯(lián)熱泵供暖改造項(xiàng)目，將空氣源熱泵、水源熱泵的優(yōu)勢(shì)通過(guò)相變蓄能模塊有效組合。操樂(lè)成等[15]設(shè)計(jì)了一套應(yīng)用于太原地區(qū)一家民宿酒店的多能源互補(bǔ)蓄聯(lián)水環(huán)熱泵清潔供暖系統(tǒng)，由太陽(yáng)能集熱器和空氣源熱泵提供低溫?zé)嵩矗?jīng)相變儲(chǔ)能裝置恒溫調(diào)節(jié)。

蓄聯(lián)熱泵技術(shù)的提出極大地改善了空氣源熱泵自身的缺陷，充分發(fā)揮了空氣源熱泵與水源熱泵各自的優(yōu)勢(shì)，在保證供暖效果的同時(shí)，降低了能耗，減少了運(yùn)行費(fèi)用，機(jī)組的故障率也大大降低，同時(shí)維護(hù)簡(jiǎn)單，運(yùn)行也更為可靠。雖然蓄聯(lián)熱泵清潔供暖技術(shù)的應(yīng)用已逐步發(fā)展成熟，但目前對(duì)其改造后的實(shí)際運(yùn)行COP及經(jīng)濟(jì)分析并不多。本文介紹了河北保定高速某服務(wù)區(qū)蓄聯(lián)熱泵改造項(xiàng)目的應(yīng)用實(shí)例，通過(guò)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，研究了蓄聯(lián)熱泵在高速服務(wù)區(qū)的應(yīng)用效果和經(jīng)濟(jì)性，為推廣蓄聯(lián)熱泵供暖改造提供了理論和實(shí)例基礎(chǔ)。

1項(xiàng)目概況

北方城區(qū)的供暖方式大多為熱力站管網(wǎng)集中供暖，而遠(yuǎn)離集中供熱管網(wǎng)的城市周邊老舊小區(qū)、高速公路服務(wù)區(qū)等較為偏僻的大面積供暖區(qū)域依然采用燃煤鍋爐房集中熱源，由制備熱水輸送到室內(nèi)暖氣片供暖。河北高速管理單位為響應(yīng)國(guó)家大氣污染防治與藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)的總體要求[16]，對(duì)高速服務(wù)區(qū)的燃煤鍋爐進(jìn)行了全面改造[17-18]。保定高速某服務(wù)區(qū)最先使用了空氣源熱泵作為清潔能源供暖設(shè)備，但因空氣源熱泵本身的技術(shù)限制，使其在低溫環(huán)境下供水溫度較低，無(wú)法滿(mǎn)足供暖需求。

服務(wù)區(qū)位于五臺(tái)山山脈附近，分為南北兩院，建筑面積約3 000 m2，其中南院供暖面積約2 100 m2，北院供暖面積約920 m2。服務(wù)區(qū)的供暖時(shí)間為每年的11月1日—次年3月21日，共141天，其地處山區(qū)，冬季平均氣溫1 ℃，日平均最高氣溫6.1 ℃，日平均最低氣溫-5.2 ℃，近10年極端最低氣溫-20 ℃。建筑為一層平房，墻體為三七墻，窗戶(hù)為雙層玻璃中空保溫，建筑較舊，保溫效果一般，且超市人流量較大，熱損失也較大，供暖末端裝置為老式鑄鐵暖氣片。

服務(wù)區(qū)室外氣溫較低，以2017年服務(wù)區(qū)當(dāng)?shù)仄骄鶜鉁刈畹偷?月份作為溫度參考，1月份的最高溫度與最低溫度檢測(cè)數(shù)據(jù)如圖1所示。從圖中可知，2017年1月份前2天氣溫相對(duì)較高，而后氣溫開(kāi)始下降，在1月6日—10日最低氣溫發(fā)生了波動(dòng)，同樣的，1月18日—23日氣溫也發(fā)生了較大波動(dòng)，最低氣溫達(dá)到了-20 ℃。由數(shù)據(jù)可知，服務(wù)區(qū)冬季氣溫較低，且波動(dòng)較大。改造前的2017年—2018年供暖季室內(nèi)溫度僅有14～16 ℃，記錄供暖耗電達(dá)33.4萬(wàn)kW·h，能耗較大且供暖效果不理想。 空氣源熱泵在低環(huán)境溫度下能效比低、故障率高，供暖效果差[16]，供水溫度無(wú)法帶動(dòng)原有暖氣片。為了改善供暖效果，對(duì)南院進(jìn)行多熱源蓄聯(lián)熱泵清潔供暖改造，并于2018年—2019年供暖季投入使用。因2017年—2018年供暖季的供暖效果并不理想，所以下文重點(diǎn)分析了改造完成后2018年—2019年供暖季的運(yùn)行數(shù)據(jù)。

2蓄聯(lián)熱泵系統(tǒng)改造方案設(shè)計(jì)

2.1蓄聯(lián)熱泵系統(tǒng)原理

蓄聯(lián)熱泵系統(tǒng)原理如圖2所示。蓄聯(lián)熱泵系統(tǒng)由兩級(jí)熱泵組成，其充分考慮到空氣源熱泵優(yōu)越的提升能量特性，第一級(jí)選用空氣源熱泵，第二級(jí)選用水源熱泵。在寒冷地區(qū)，通過(guò)一次側(cè)空氣源熱泵模塊制備15～20 ℃的溫水，并利用相變蓄熱模塊儲(chǔ)存溫水的熱量，為二次側(cè)水源熱泵提供穩(wěn)定熱源。隨后水源熱泵通過(guò)水環(huán)路提取出蓄能裝置的潛熱，制備出55～65 ℃的熱水，再由熱水管輸送到供暖系統(tǒng)的暖氣片對(duì)室內(nèi)各房間進(jìn)行供暖。因?yàn)橐淮蝹?cè)空氣源熱泵裝置只需將水加熱到15～20 ℃，不用直接制備高溫?zé)崴?，顯著降低了制冷劑的冷凝溫度與壓縮機(jī)的壓縮比，提高了空氣源熱泵在低溫環(huán)境下的效率。二次側(cè)水源熱泵則利用相變蓄熱裝置的相變潛熱，提高制冷劑的蒸發(fā)溫度，同樣降低了壓縮機(jī)的壓縮比，工作效率顯著提高，也有效減少了電能消耗。該系統(tǒng)除了可以最大限度地利用自然能源（晝夜溫差現(xiàn)象）之外，還可以在電力高峰期間減少設(shè)備耗電量，將部分用電需求調(diào)整至低谷期，不僅平衡電網(wǎng)運(yùn)行，還可利用峰谷電價(jià)，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。

2.2蓄聯(lián)熱泵系統(tǒng)項(xiàng)目改造

2.2.1建筑熱負(fù)荷

為了得知熱泵供暖系統(tǒng)需向房間供給多少熱量，根據(jù)式（1）分別對(duì)南院和北院進(jìn)行了熱負(fù)荷計(jì)算。

Q=q×F，（1）

式中：Q為總建筑供暖熱負(fù)荷，kW;q為建筑單位面積供暖熱負(fù)荷，W/m2;F為建筑供暖面積，m2。

由DesT軟件模擬出服務(wù)區(qū)南北院?jiǎn)挝幻娣e供暖熱負(fù)荷65 W/m2，則總建筑供暖熱負(fù)荷如表1所示。

2.2.2改造方案

由于服務(wù)區(qū)分為南北兩院，蓄聯(lián)熱泵改造僅針對(duì)南院，北院仍使用空氣源熱泵供暖。南院的蓄聯(lián)熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖3所示。空氣源熱泵制備20 ℃左右溫水，通過(guò)蓄能罐儲(chǔ)存熱量，水源熱泵通過(guò)提取蓄能罐內(nèi)潛熱制備55～65 ℃熱水，經(jīng)熱水管輸送至供暖末端裝置。

2.2.3主要設(shè)備選型及性能

此次改造所用蓄聯(lián)熱泵系統(tǒng)主要由兩級(jí)熱泵組成，第一級(jí)熱泵選用的是一臺(tái)FM040BH空氣源熱泵，制熱量為140 kW，第二級(jí)熱泵選用的是一臺(tái)水源熱泵，制熱量為145 kW，功率為38 kW。蓄熱裝置選用的是2 m3的相變蓄熱裝置。末端散熱裝置沒(méi)變動(dòng)，為暖氣片。

2.2.4智能控制

蓄聯(lián)熱泵系統(tǒng)中的空氣源側(cè)選用低環(huán)溫空氣源熱泵，可在環(huán)境溫度較低時(shí)保持一定時(shí)間內(nèi)供暖溫度的穩(wěn)定。整個(gè)蓄聯(lián)熱泵采用先進(jìn)的智能控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)變工況自適應(yīng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)切換直供/聯(lián)供模式，觸摸屏需具有人機(jī)交互界面，設(shè)有“開(kāi)機(jī)/關(guān)機(jī)”“手動(dòng)/自動(dòng)”“運(yùn)行狀態(tài)”“參數(shù)設(shè)置”“報(bào)警信息”“能效分析”等界面，便于系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、分析和控制管理優(yōu)化，達(dá)到無(wú)人值守、自動(dòng)控制、節(jié)能運(yùn)行的目的。在低溫環(huán)境的情況下，空氣源熱泵制熱量衰減或化霜時(shí)，空氣源熱泵停止運(yùn)行，相變蓄能模塊充分發(fā)揮相變蓄能、冷熱均流和調(diào)節(jié)蓄放等功能。智能控制圖見(jiàn)圖4。

3運(yùn)行效果分析

3.1供暖狀況

選取自2018年11月1日—2019年3月21日共141天的供暖時(shí)間作為數(shù)據(jù)參考。此時(shí)間段內(nèi)室外平均氣溫2.4 ℃，日平均最高氣溫8.1 ℃，日平均最低氣溫-4.3 ℃，整個(gè)供暖時(shí)間內(nèi)的最低氣溫在12月30日，為-15.6 ℃。本研究對(duì)監(jiān)測(cè)時(shí)間內(nèi)的室外溫度、室內(nèi)溫度、設(shè)備耗電量、供水溫度進(jìn)行了記錄。

3.1.1室外溫度

2018年11月1日—2019年3月21日的室外溫度分布如圖5所示。

由圖5可知，2018年12月1日—2019年3月1日，室外溫度相對(duì)較低，最低溫度基本都保持在0 ℃以下。期間日平均最低氣溫約-3.53 ℃，日平均最高氣溫約為8.52 ℃，最低溫度出現(xiàn)在1月1日，為-14 ℃。低溫環(huán)境持續(xù)久，導(dǎo)致普通空氣源熱泵無(wú)法持續(xù)滿(mǎn)足供暖需求，而蓄聯(lián)熱泵則可以在此環(huán)境下高效運(yùn)行。

3.1.2室內(nèi)溫度

對(duì)2018年11月1日—2019年3月21日南院與北院的室內(nèi)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，取早、中、晚各3組室內(nèi)溫度的平均值作為南院與北院室內(nèi)平均溫度。南院與北院室內(nèi)平均溫度分布如圖6所示。

由圖6可知，南院因使用了蓄聯(lián)熱泵，在氣溫相對(duì)較低的2018年12月1日—2019年3月1日，供暖溫度較為穩(wěn)定且都保持在18 ℃以上;而北院使用空氣源熱泵，因?yàn)槠湓诘蜏丨h(huán)境下工作不穩(wěn)定以及因室外側(cè)換熱器在低溫環(huán)境極易結(jié)霜，需頻繁進(jìn)行除霜工作等原因，導(dǎo)致空氣源熱泵對(duì)室內(nèi)供暖效果不穩(wěn)定，且供暖溫度低于18 ℃，供暖效果沒(méi)有蓄聯(lián)熱泵好。

3.1.3設(shè)備耗電量

為了對(duì)比分析蓄聯(lián)熱泵與空氣源熱泵的耗能情況，并對(duì)蓄聯(lián)熱泵進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析，統(tǒng)計(jì)了2018年—2019年供暖季服務(wù)區(qū)南院與北院的設(shè)備總耗電量。耗電量情況統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表2所示。

3.1.4供水溫度

服務(wù)區(qū)南院蓄聯(lián)熱泵及北院空氣源熱泵的供水溫度均設(shè)定為50 ℃，經(jīng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，南院蓄聯(lián)熱泵供水溫度在低溫環(huán)境下也可以達(dá)到溫度設(shè)定值，而北院空氣源熱泵在低溫環(huán)境下供水溫度卻不穩(wěn)定，且無(wú)法達(dá)到設(shè)定的溫度，最高溫度值僅有47 ℃。供暖期間，對(duì)南北院暖氣片溫度進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，南院蓄聯(lián)熱泵與北院空氣源熱泵暖氣片溫度變化對(duì)比如圖7所示。

由圖7中可以看出，南院使用蓄聯(lián)熱泵供暖，供水溫度可以達(dá)到設(shè)定值，所以室內(nèi)暖氣片溫度就較為穩(wěn)定，在47～48 ℃左右;而北院空氣源熱泵因?yàn)榈蜏丨h(huán)境結(jié)霜等因素，達(dá)不到設(shè)定值，室內(nèi)暖氣片溫度僅有37～38 ℃左右，且氣溫較低的時(shí)間段內(nèi)，暖氣片溫度更不穩(wěn)定。在系統(tǒng)供水溫度均設(shè)定為50 ℃的情況下，蓄聯(lián)熱泵制備熱水溫度高于空氣源熱泵10 ℃以上，室內(nèi)供暖溫度較高且更為穩(wěn)定。故蓄聯(lián)熱泵的供暖效果優(yōu)于空氣源熱泵。

3.2蓄聯(lián)熱泵與空氣源熱泵運(yùn)行對(duì)比分析

3.2.1耗能

根據(jù)蓄聯(lián)熱泵系統(tǒng)運(yùn)行情況的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知，整個(gè)供暖季使用蓄聯(lián)熱泵供暖的服務(wù)區(qū)南院總耗電量為171 010 kW·h，供暖季共141 d，平均每天耗電量為1 212.84 kW·h;南院供暖面積為2 100 m2，耗能為0.58（kW·h）/（m2·d），供暖季耗能為81.43（kW·h）/m2。北院總耗電量為87 156 kW·h，供暖季同樣為141 d，平均每天耗電量為618.13 kW·h;北院供暖面積按920 m2計(jì)算，耗能0.67（kW·h）/（m2·d），供暖季耗能為94.73（kW·h）/m2。在相同室外氣溫、相同單位面積供暖熱負(fù)荷的條件下，蓄聯(lián)熱泵每平方米耗能相比空氣源熱泵每平方米耗能約低15.5%。

3.2.2系統(tǒng)平均COP

為得知蓄聯(lián)熱泵在冬季供暖的性能，根據(jù)式（2），分別對(duì)南院蓄聯(lián)熱泵與北院空氣源熱泵的制熱系數(shù)COP進(jìn)行了計(jì)算。

COP=QW，（2）

式中：COP為供暖系統(tǒng)的制熱系數(shù);Q為供暖系統(tǒng)輸出總熱量，kW;W為供暖系統(tǒng)輸入總電功率，kW。

自2018年11月1日—2019年3月21日，共141天內(nèi)，南院總耗電量171 010 kW·h，北院總耗電量87 156 kW·h（詳細(xì)信息見(jiàn)下文），服務(wù)區(qū)南北院建筑供暖量、輸入電功率與平均制熱系數(shù)（COP）如表3所示，在不同室外溫度下空氣源熱泵與蓄聯(lián)熱泵COP的詳細(xì)對(duì)比如表4所示。

由表3的數(shù)據(jù)可看出，整個(gè)采暖季中，使用蓄聯(lián)熱泵系統(tǒng)供暖的南院COP比使用空氣源系統(tǒng)供暖的北院COP提升了0.38，提高了約16%，說(shuō)明蓄聯(lián)熱泵系統(tǒng)更為高效節(jié)能，且根據(jù)圖6數(shù)據(jù)，室內(nèi)溫度也有明顯提升。根據(jù)表4中數(shù)據(jù)可知，在低溫環(huán)境下空氣源熱泵COP較低，且變化較大，環(huán)境溫度為-20 ℃時(shí)，空氣源熱泵制備45 ℃熱水時(shí)COP僅為1.78。而蓄聯(lián)熱泵在不同低溫環(huán)境下的COP高于空氣源熱泵，且更為穩(wěn)定。

3.2.3改造的靜態(tài)投資回收期

2017年—2018年供暖季使用空氣源熱泵供暖時(shí)，服務(wù)區(qū)總能耗約為33.4萬(wàn)kW·h，其中南院能耗約為20.5萬(wàn)kW·h，在經(jīng)蓄聯(lián)熱泵系統(tǒng)改造后，忽略2017年—2018年供暖季與2018年—2019年供暖季的室外氣溫的差異，2018年—2019年供暖季服務(wù)區(qū)總能耗降到25.82萬(wàn)kW·h，南院能耗降到了17.10萬(wàn)kW·h，降幅明顯，僅為改造前能耗的83.41%，節(jié)省了約16.59%，考慮到蓄聯(lián)熱泵利用峰谷電價(jià)調(diào)整運(yùn)行策略，除能耗效益外，還帶來(lái)了更大的經(jīng)濟(jì)效益。

改造部分靜態(tài)投資回收期計(jì)算過(guò)程如下。

改造費(fèi)用360 000元，電費(fèi)按0.89元/度，系統(tǒng)每年凈收益相當(dāng)于每年節(jié)約的電費(fèi)。系統(tǒng)每年節(jié)約電費(fèi)可按式（3）計(jì)算。

A=（Qy-Qg）×Cq，（3）

式中：Qy為改造前南院總能耗，萬(wàn)kW·h;Qg為改造后南院總能耗，萬(wàn)kW·h;Cq為電費(fèi)，（kW·h）/元。

經(jīng)計(jì)算，系統(tǒng)每年可節(jié)約約30 260元電費(fèi)，即系統(tǒng)每年凈收益為30 260元。

系統(tǒng)的靜態(tài)投資回收期可按式（4）計(jì)算。

Pt=KA，（4）

式中：Pt為靜態(tài)投資回收期，年;K為總投資，元;A為每年的凈收益，元。

經(jīng)計(jì)算，使用蓄聯(lián)熱泵系統(tǒng)改造后的靜態(tài)回收期約為11.89年，回收年限較短，經(jīng)濟(jì)效益較為顯著。

4結(jié)語(yǔ)

蓄聯(lián)熱泵系統(tǒng)尤其適用于持續(xù)較久低溫的偏遠(yuǎn)山區(qū)，系統(tǒng)降低了空氣源熱泵壓縮機(jī)的壓縮比，具有運(yùn)行費(fèi)用低、運(yùn)行可靠性高、壓縮機(jī)壽命長(zhǎng)、維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，是一種適用性廣的清潔能源供暖方式。蓄聯(lián)熱泵改善了空氣源熱泵自身的缺陷，可以充分發(fā)揮空氣源熱泵與水源熱泵各自的優(yōu)勢(shì)。研究主要結(jié)論如下。

1）在持續(xù)的低溫環(huán)境下，蓄聯(lián)熱泵可以保持穩(wěn)定高效的供暖，室內(nèi)溫度可維持在18 ℃以上，熱泵系統(tǒng)供水溫度可以穩(wěn)定在設(shè)定值50 ℃以上，末端裝置的供水溫度穩(wěn)定在47～48 ℃，相對(duì)空氣源熱泵的供水溫度高出10 ℃以上;

2）改造后系統(tǒng)供暖季耗電量為17.1萬(wàn)kW·h，對(duì)比改造前空氣源熱泵的20.5萬(wàn)kW·h，節(jié)省了約16.59%;

3）在相同室外氣溫、相同單位面積供暖熱負(fù)荷的條件下，蓄聯(lián)熱泵每平方米耗能相比空氣源熱泵每平方米耗能約低15.5%，COP僅提高了20.68%，靜態(tài)投資回收期為11.89年，經(jīng)濟(jì)效益較為顯著;

4）當(dāng)制備45 ℃熱水時(shí)，室外溫度越低，系統(tǒng)COP值對(duì)比空氣源熱泵越高，說(shuō)明蓄聯(lián)熱泵的供熱效果更為穩(wěn)定高效。

本文分析了蓄聯(lián)熱泵系統(tǒng)在保定高速某服務(wù)區(qū)的改造效果，其在保定某偏遠(yuǎn)山區(qū)的高速服務(wù)區(qū)的成功應(yīng)用可對(duì)其他服務(wù)區(qū)等服務(wù)型建筑的改造提供參考。目前蓄聯(lián)熱泵系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目不多，在未來(lái)的工作中需要對(duì)該系統(tǒng)在不同地區(qū)、不同工況下的不同類(lèi)型建筑進(jìn)行模擬和實(shí)際運(yùn)行分析，以進(jìn)一步驗(yàn)證其可靠性。另外，由于中國(guó)許多高速服務(wù)區(qū)建成較早，管道與末端散熱裝置已老化，在進(jìn)行清潔能源供暖改造的過(guò)程中，也需針對(duì)實(shí)際情況對(duì)管道與末端供暖裝置進(jìn)行選擇性改造，這樣更有利于能源的節(jié)約。

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