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会员风采
低温风冷热泵机组

2016-09-23 09:51:16

新型节能、环保供暖形式的可行性分析
---低温空气源热泵机组在改善大气环境、治理雾霾中
将成为城市集中供热的有力补充
杨文阁    肖伟
(  河北大学  )
  摘要:随着环保要求的提高,我国北方越来越多的城市逐步限制燃煤采暖,何种环保节能的采暖系统可替代燃煤采暖,成为关系到国计民生的紧要课题。本文通过分析目前北方主要的采暖形式,发现在采暖季,处于寒冷天气(-5oC~-15oC)条件下,高效低温空气源热泵的COP值可以在3.0以上。选择低温性能优异的空气源热泵机组,在我国大部分北方地区,既能满足采暖要求,又能达到明显节能、环保的效果。低温空气源热泵采暖将是我国北方地区集中采暖的有力补充。
  一、我国北方传统采暖形式缺陷分析
  环境保护与节约能源是我国北方地区采暖面临的严峻问题,各种传统采暖方式都存在不同的缺陷:
  1、个体燃煤锅炉采暖污染严重,必须改变。
  2、热电联产式集中供热形式虽然可以有效控制污染源的排放,但是也做不到根除,并且在前期敷设的市政供热管网较多,不能短时间内解决所有区域的供暖问题。
  3、燃气炉采暖,一是用户支出费用高,二是仍存在污染问题,排放气体中氮氧化物明显超标,甚至还存在安全隐患。
  4、直接用电采暖(如:电暖气、电热膜、电锅炉等),由于COP值太低,运行费用很高,所以,一般不建议采用。
  5、使用水源热泵取暖,可以达到很高的COP值,但是存在对于浅层水的污染、水资源浪费、打井条件限制等问题。
  表:几种常用能源冬季采暖费用比较

 
方式 燃料价格 热转化效率 燃料热值 COP值 其他
燃煤锅炉、
集中供热
300元/吨 55% 5000wh/kg / 污染严重、
费用低
燃气炉 2.4元/m3 75% 10500wh/m3 / 轻微污染、
费用较高
直接电采暖 0.52
元/度
100% 1000wh/度 1.0 无污染、
费用最高
低温空气源
热泵
0.52
元/度
300% 1000wh/度 3.0 无污染、
费用低
水源热泵 0.52
元/度
480% 1000wh/度 4.8 水资源浪费、
浅层水污染、
打井条件限制
费用低
 
  注:以保定为例,冬季采暖期为120天,集中供热每平米收费22元。如果使用低温空气源热泵机组每平米运行费用约为16元。


  二、环境保护呼唤新的供热形式出现
  随着下载app自助领体验金对治理环境的要求逐步提高,公众对改善空气质量的期盼日趋强烈,传统的燃煤锅炉供暖方式,受到越来越大的政策刚性约束和环境压力,环境治理呼唤新的供热形式的出现。
2015年11月,我省供暖季刚刚开始,供暖导致的雾霾就引起社会普遍关注。虽然近年来我省不断加大环境治理力度,空气中主要污染物浓度逐年下降,但空气质量与下载app自助领体验金新标准和公众期盼依然存在较大差距。如何权衡供暖与环保的平衡,我们也在探索一条新的出路。
  三、低温空气源热泵供热的可行性
    空气源热泵作为一种以空气低温热源,通过少量高位电能驱动,将空气中的低位热能提升成高位热能加以利用的装置,具有高效节能,环保无污染等特点。此外,空气源热泵被认为在减少CO2排放和降低对石化燃料依赖程度方面最具有发展潜力的环保产品。
  空气源热泵在环境温度相对较高时,运行性能良好,但是在室外环境较低情况下,热泵系统并不能高效、可靠、稳定的运行。这一直制约空气源热泵的发展和推广应用。
  通过近些年各高校、科研机构及企业加大研发投入,逐步攻克空气源热泵低温环境下不能高效、可靠、稳定运行的诸多难题。目前低温空气源热泵技术采用了世界领先的补气增焓、二级压缩等技术来提高热泵系统的经济性能,从而提高热泵系统在低温工况下的能效比,解决了热泵机组在低环境温度下不能高效制热的问题。采用双向闪发过冷技术,实现制冷制热双向补气,既改善制冷循环性能又大大提高制热性能。采用新型的霜控技术保证空气源热泵机组在低温情况下长期稳定运行。在自控方面,根据室外环境及机组的多变量信息收集,进行综合分析计算;根据不同环境温度设定不同的变量参数,进行不同除霜模式,保证除霜的准确性,最大程度上避免了误除霜、除霜时间过长、除霜过频、不除霜等问题的出现。以上技术的应用,使得低温空气源热泵机组能在环境温度-20℃以上条件下正常工作,同时解决了低温下制热量低和能效比低的问题。因此,低温空气源热泵解决了一直制约其发展和推广应用的关键问题。
  四、政策上合理推动空气源热泵的广泛应用
  河北省人民政府于2015年3月发布《河北省燃煤锅炉治理实施方案》指出,明确各级政府治理任务,发挥市场在资源配置中的决定性作用,鼓励企业主动开展燃煤锅炉治理。根据企业所在地集中供热、天然气、新能源等具体条件,按照锅炉所处区域、实际用途、时限要求,逐台确定治理方式、时间等。强化政策资金扶持,严格安全节能环保监督管理,强化法律规章标准约束。组织实施示范项目,推广应用先进适用技术。
  在2014年版《北京市推广、限制、禁止使用建筑材料目录》,其中禁止使用的建筑材料共计54项,限制使用的建筑材料共计39项,推广使用的建筑材料共计10项。值得注意的是“低温空气源热泵”和“与建筑一体化的太阳能集热系统”两项技术由于属于可再生能源,并具有节能、环保特性被列为“推广使用的建筑材料”。
  如果政府能够在相应政策上进行合理的推动,低温空气源热泵必将成为治理雾霾的有力补充。






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