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赵建康:空气源热泵采暖技术及应用

2017-08-18 14:40:18 5e

同方人工环境有限公司技术总监 赵建康

我将清华同方在空气源热泵采暖方面做的工作给大家做一个汇报。

空气源热泵采暖是清洁采暖的一个重要组成部分,其实它的工作原理跟咱们浅层的地温能利用没什么本质区别。如果把热能做一个矿来说得话,浅层地温能它的品位比空气当中的热能的品位要高,但是空气也是有好多的热能。目前咱们的技术,零下25度以上的空气当中的能量都是可以利用的。随着技术的发展,温度还能往下走。冬天在空气里取热,利用热泵,它的正常温度最低到零下30度,我留5到8度温差的话,零下25度的空气当中的热量能够采取过来的。通过热泵做功,我们热水现在能最高到65度,从地板采暖到暖气片上目前来看是可以全覆盖的。

第二个问题,为什么我们煤改电空气源热泵占了绝对的主力,为什么推广空气源热泵采暖了?从大的方面给大家的简单的做一个介绍,煤炭我们直接烧锅炉,我们一般做到65%,75%的这样一个效率,如果把煤炭放在发电厂,它的效率高,能达到80%,33%转化成电。如果这个电,带动各类热泵,这里面可能有地源热泵,有水源热泵,有空气源热泵,按最低的空气源热泵,能达到3的话,建筑物供暖能达到折合起来是99%,另外的还有40%的余热,合起来,一次能源利用率超过46%,理论上来说达到一个最佳状态,可能省一半,烧煤和烧燃气也好,燃气是一样的,能省一半。为什么推广空气源热泵,这个意义非常大。

一个是减少污染物排放,另一个降低单位的能耗。空气源热泵构成及工作原理,大家非常熟了,我列举了一种,用电来驱动压缩,拿热的驱动,用蒸汽和燃气来驱动,它的原理都是一样的,跟冰箱,甚至地源热泵都是一样的。蒸发温度很低,把这个低温热源的热取出来,通过压缩技术,把温度抬上去。这里面,跟大家讲一下空气源热泵,我们在空气源热泵采暖当中遇到的问题,最开始遇到的问题,两个问题是非常头疼的,一个北方采暖,面临空气温度非常低,严寒。南方,辽河流域,长江流域采暖面临问题是高湿,空气源热泵面临这两大难题怎么解决,分开解决的。

一个是咱们机器本身的技术进步来解决低温,低温,人家说也有完全是二级压缩的,类似于耦合式的,两级压缩式的,出来好多。另外,根据南方采暖的技术,延伸出好多,现在尝试类似于超声波,一些新技术,现在层出不穷。目前来看,以现有的技术来说这两个问题都可以解决,这个是机器方面的。

另一个除了机器,热泵本身的技术进步,还要从系统上想办法,比如说在北方的严寒地区,如果空气源热泵跟搭载地板采暖之后,可以取得非常好的效果,空气源热泵解决这两个问题,从机器本身再一个系统,除了这两方面,还有一个软方面的,就是运行策略。我们北方的冬季的气温,白天昼夜温差非常大,我如果利用建筑保温,利用下午段气温高的时段把热做好了,到了下半夜气温低,机器不开,或者少开,这样相当于环境温度抬高了,一个供暖可以保证,另一个成本降低了,通过三方面解决这个问题,目前从实际应用来看效果还不错。

现在来看空气源热泵采暖在我们国家到了什么范围,基本上零下24度和零下25度以上的可以用,大连,鞍山,承德,张家口都没问题,现在在内蒙古呼和浩特也是大规模的用这个东西。

整个技术上没问题,具体讲一讲我们空气源热泵采暖究竟用了什么系统解决方案,其实这个系统方案比较多,我总结了一下,大概有这么四类,一个空气源热泵+地板采暖这是最好的,包括墙壁辐射都可以,第二个空气源热泵+风盘,再一个空气源热泵+暖气片,第四个,空气源热泵直接冷凝是末端供暖方案。冬天热风,夏天冷风,这个东西可以做成成片区的,比如现在煤改电,原来锅炉拆了,我拿这个替代锅炉。另外分散到农村,可能一家一户做一套,比如说北京煤改电,2016年是14万户,今年大概40万户。

刚才说的原则,对于我们城区,锅炉替代的,我们一般用模块式的。大概一个带来1千平米左右,还有大模块,一个能带到2600平方米。

这几种系统组成,大家比较熟悉,地板采暖大家比较熟悉,至于用什么热源都是可以随便搭配的,空气源热泵+地板采暖这是最好的,对付温差大的地方非常好,本身蓄热。系统节能,地板采暖本身是节能的,35度供水就可以,热泵对出水温度是非常敏感的,比如说供水温度提高一度,它的耗电可能增加3%左右,你把供水温度降下来,对运营费用节省非常明显。

第二个,风盘也是非常简单的。这里边,它的舒适型比地板采暖可能差一点,但是这个有利于行为节能,有人的时候可以开风机。这个可以是冷暖两用,夏天可以替代空调。

第三个,暖气片,因为现在咱们北京、山西、河北这一大片都是煤改电,原来是装暖气片,要是把暖气片全拆了不现实,研究出了出高温水的空气源热泵,直接接暖气片。目前我们调研了好多的运营商,暖气片供暖不会超过65度,60度左右就可以了,目前空气源热泵可以达到这个程度。它出了高温水,你就不要指望它的运行费用多理想了,只能说,我改造进行的少,运行费用比地板采暖,比风盘都要高不少。

再一个直接冷凝式末端,这个比较简单。大家看一下它的系统,它是不走水,没有水,每个房间会有一个送风,一个回风,这里面兼具制热水,以后我们的建筑,保温,都做的好的话,这两个非常好,单独用净化器,热水器,这一套东西都可以。

第三个给大家介绍一些我们的实际应用案例。第一个案例,司马台新村,以这个项目作为一个示范项目,连续运行了三年之后,北京才出台新规,大规模的推荐空气源热泵采暖,2012年冬天装完,现在已经6个多冬季了。

这个村是新农村建设的比较早的,把七八个自然村,建成一个中心村,原来的地方搞旅游开发。这样它大概是有600户,大概用了几种形式的,大户型,小户型,也有别墅,也有板楼,大概三种形式,解决这几百户的采暖。效果是没问题的,供暖效果没问题,实际大家更关心的是它的运行费用,这个清华大学,包括北京建委的,房地研究所,还有同济大学他们都单独的进行了测试,他们测的是2.6,我们自己测的是2.8几,它的运行速率基本在17到25之间,因为每户开的时间不一样,调的温度不一样。总体来说,折合成电耗每平米在40度电左右,这是测试的情况。

第二个就是门头沟马个庄村,这个跟司马台差了两年多,司马台夏天也要制冷,这个项目冬天用地板采暖,夏天用风气盘管。这里面克服了司马台的软件,司马台的盘管间距比较大,到马个庄,我们特意要求他盘管间距不超过15公分,这样运行费用会比较少。这是做的采暖的一个过程。这里面它的运行费用也是大概这个区间,实际运行起来比司马台少一点,这里面的建筑都比较小,效果非常不错的。包括这两个项目,都获得了北京市蓝田杯的典型项目。

第三个,这是密云北庄镇,用的风级盘管,原来打算搁民装的,但是老百姓嫌民装不好看,就做成了跟酒店里面的这种空调系统。它的运行费用基本上也是在十七八块钱。这种风盘冬夏两用的,还有一个是山东定陶翡翠湾小区,这个是11万平米。

第四个,就是咱们比较担心的荣成,这个也是新农村建设的,大概建了三栋楼,用了模块机来供暖。这个是农村煤改电里面运行效果最好的,6毛2的电价,运行费用12块多钱。这个也是得益于地板采暖,跟他们的运行策略结合产生的。

实际上,他们耗电量不到20多,基本上这是最省的一个,多数都在40度电左右,30到40居多,超过50的也少。

其他典型项目,我们空气源热泵随着技术的发展,随着系统技术,保温,越来越往北扩展,现在已经做到,像大连没有问题,鞍山也没问题,承德的医院项目都没问题。所以,现在是逐渐的往北边移。现在的空气源热泵到了什么程度呢?在零下30度,可以达到70度,当然能效比会比较低。但是它替代锅炉技术上一定是没有障碍的。另外一个我们往西边,西南,实际上西南方向冬天也是很暖和的,这里面香格里拉的一个城市的集中供热,这里面一期上了264台的空气源热泵,里边有电锅炉,计划电锅炉供暖,空气源热泵辅助。他正在计划,264台,单独用它,他可以达到25万平米。

另外高原的地方,有西藏拉萨宾馆,西藏军区的总医院,包括好多的部队的银行,都用,都没问题的,我的介绍就这么多。谢谢大家!




责任编辑: 吴昊

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