同方人工環境有限公司技術總監 趙建康
我將清華同方在空氣源熱泵采暖方面做的工作給大家做一個匯報。
空氣源熱泵采暖是清潔采暖的一個重要組成部分,其實它的工作原理跟咱們淺層的地溫能利用沒什么本質區別。如果把熱能做一個礦來說得話,淺層地溫能它的品位比空氣當中的熱能的品位要高,但是空氣也是有好多的熱能。目前咱們的技術,零下25度以上的空氣當中的能量都是可以利用的。隨著技術的發展,溫度還能往下走。冬天在空氣里取熱,利用熱泵,它的正常溫度最低到零下30度,我留5到8度溫差的話,零下25度的空氣當中的熱量能夠采取過來的。通過熱泵做功,我們熱水現在能最高到65度,從地板采暖到暖氣片上目前來看是可以全覆蓋的。
第二個問題,為什么我們煤改電空氣源熱泵占了絕對的主力,為什么推廣空氣源熱泵采暖了?從大的方面給大家的簡單的做一個介紹,煤炭我們直接燒鍋爐,我們一般做到65%,75%的這樣一個效率,如果把煤炭放在發電廠,它的效率高,能達到80%,33%轉化成電。如果這個電,帶動各類熱泵,這里面可能有地源熱泵,有水源熱泵,有空氣源熱泵,按最低的空氣源熱泵,能達到3的話,建筑物供暖能達到折合起來是99%,另外的還有40%的余熱,合起來,一次能源利用率超過46%,理論上來說達到一個最佳狀態,可能省一半,燒煤和燒燃氣也好,燃氣是一樣的,能省一半。為什么推廣空氣源熱泵,這個意義非常大。
一個是減少污染物排放,另一個降低單位的能耗??諝庠礋岜脴嫵杉肮ぷ髟恚蠹曳浅J炝?,我列舉了一種,用電來驅動壓縮,拿熱的驅動,用蒸汽和燃氣來驅動,它的原理都是一樣的,跟冰箱,甚至地源熱泵都是一樣的。蒸發溫度很低,把這個低溫熱源的熱取出來,通過壓縮技術,把溫度抬上去。這里面,跟大家講一下空氣源熱泵,我們在空氣源熱泵采暖當中遇到的問題,最開始遇到的問題,兩個問題是非常頭疼的,一個北方采暖,面臨空氣溫度非常低,嚴寒。南方,遼河流域,長江流域采暖面臨問題是高濕,空氣源熱泵面臨這兩大難題怎么解決,分開解決的。
一個是咱們機器本身的技術進步來解決低溫,低溫,人家說也有完全是二級壓縮的,類似于耦合式的,兩級壓縮式的,出來好多。另外,根據南方采暖的技術,延伸出好多,現在嘗試類似于超聲波,一些新技術,現在層出不窮。目前來看,以現有的技術來說這兩個問題都可以解決,這個是機器方面的。
另一個除了機器,熱泵本身的技術進步,還要從系統上想辦法,比如說在北方的嚴寒地區,如果空氣源熱泵跟搭載地板采暖之后,可以取得非常好的效果,空氣源熱泵解決這兩個問題,從機器本身再一個系統,除了這兩方面,還有一個軟方面的,就是運行策略。我們北方的冬季的氣溫,白天晝夜溫差非常大,我如果利用建筑保溫,利用下午段氣溫高的時段把熱做好了,到了下半夜氣溫低,機器不開,或者少開,這樣相當于環境溫度抬高了,一個供暖可以保證,另一個成本降低了,通過三方面解決這個問題,目前從實際應用來看效果還不錯。
現在來看空氣源熱泵采暖在我們國家到了什么范圍,基本上零下24度和零下25度以上的可以用,大連,鞍山,承德,張家口都沒問題,現在在內蒙古呼和浩特也是大規模的用這個東西。
整個技術上沒問題,具體講一講我們空氣源熱泵采暖究竟用了什么系統解決方案,其實這個系統方案比較多,我總結了一下,大概有這么四類,一個空氣源熱泵+地板采暖這是最好的,包括墻壁輻射都可以,第二個空氣源熱泵+風盤,再一個空氣源熱泵+暖氣片,第四個,空氣源熱泵直接冷凝是末端供暖方案。冬天熱風,夏天冷風,這個東西可以做成成片區的,比如現在煤改電,原來鍋爐拆了,我拿這個替代鍋爐。另外分散到農村,可能一家一戶做一套,比如說北京煤改電,2016年是14萬戶,今年大概40萬戶。
剛才說的原則,對于我們城區,鍋爐替代的,我們一般用模塊式的。大概一個帶來1千平米左右,還有大模塊,一個能帶到2600平方米。
這幾種系統組成,大家比較熟悉,地板采暖大家比較熟悉,至于用什么熱源都是可以隨便搭配的,空氣源熱泵+地板采暖這是最好的,對付溫差大的地方非常好,本身蓄熱。系統節能,地板采暖本身是節能的,35度供水就可以,熱泵對出水溫度是非常敏感的,比如說供水溫度提高一度,它的耗電可能增加3%左右,你把供水溫度降下來,對運營費用節省非常明顯。
第二個,風盤也是非常簡單的。這里邊,它的舒適型比地板采暖可能差一點,但是這個有利于行為節能,有人的時候可以開風機。這個可以是冷暖兩用,夏天可以替代空調。
第三個,暖氣片,因為現在咱們北京、山西、河北這一大片都是煤改電,原來是裝暖氣片,要是把暖氣片全拆了不現實,研究出了出高溫水的空氣源熱泵,直接接暖氣片。目前我們調研了好多的運營商,暖氣片供暖不會超過65度,60度左右就可以了,目前空氣源熱泵可以達到這個程度。它出了高溫水,你就不要指望它的運行費用多理想了,只能說,我改造進行的少,運行費用比地板采暖,比風盤都要高不少。
再一個直接冷凝式末端,這個比較簡單。大家看一下它的系統,它是不走水,沒有水,每個房間會有一個送風,一個回風,這里面兼具制熱水,以后我們的建筑,保溫,都做的好的話,這兩個非常好,單獨用凈化器,熱水器,這一套東西都可以。
第三個給大家介紹一些我們的實際應用案例。第一個案例,司馬臺新村,以這個項目作為一個示范項目,連續運行了三年之后,北京才出臺新規,大規模的推薦空氣源熱泵采暖,2012年冬天裝完,現在已經6個多冬季了。
這個村是新農村建設的比較早的,把七八個自然村,建成一個中心村,原來的地方搞旅游開發。這樣它大概是有600戶,大概用了幾種形式的,大戶型,小戶型,也有別墅,也有板樓,大概三種形式,解決這幾百戶的采暖。效果是沒問題的,供暖效果沒問題,實際大家更關心的是它的運行費用,這個清華大學,包括北京建委的,房地研究所,還有同濟大學他們都單獨的進行了測試,他們測的是2.6,我們自己測的是2.8幾,它的運行速率基本在17到25之間,因為每戶開的時間不一樣,調的溫度不一樣??傮w來說,折合成電耗每平米在40度電左右,這是測試的情況。
第二個就是門頭溝馬個莊村,這個跟司馬臺差了兩年多,司馬臺夏天也要制冷,這個項目冬天用地板采暖,夏天用風氣盤管。這里面克服了司馬臺的軟件,司馬臺的盤管間距比較大,到馬個莊,我們特意要求他盤管間距不超過15公分,這樣運行費用會比較少。這是做的采暖的一個過程。這里面它的運行費用也是大概這個區間,實際運行起來比司馬臺少一點,這里面的建筑都比較小,效果非常不錯的。包括這兩個項目,都獲得了北京市藍田杯的典型項目。
第三個,這是密云北莊鎮,用的風級盤管,原來打算擱民裝的,但是老百姓嫌民裝不好看,就做成了跟酒店里面的這種空調系統。它的運行費用基本上也是在十七八塊錢。這種風盤冬夏兩用的,還有一個是山東定陶翡翠灣小區,這個是11萬平米。
第四個,就是咱們比較擔心的榮成,這個也是新農村建設的,大概建了三棟樓,用了模塊機來供暖。這個是農村煤改電里面運行效果最好的,6毛2的電價,運行費用12塊多錢。這個也是得益于地板采暖,跟他們的運行策略結合產生的。
實際上,他們耗電量不到20多,基本上這是最省的一個,多數都在40度電左右,30到40居多,超過50的也少。
其他典型項目,我們空氣源熱泵隨著技術的發展,隨著系統技術,保溫,越來越往北擴展,現在已經做到,像大連沒有問題,鞍山也沒問題,承德的醫院項目都沒問題。所以,現在是逐漸的往北邊移?,F在的空氣源熱泵到了什么程度呢?在零下30度,可以達到70度,當然能效比會比較低。但是它替代鍋爐技術上一定是沒有障礙的。另外一個我們往西邊,西南,實際上西南方向冬天也是很暖和的,這里面香格里拉的一個城市的集中供熱,這里面一期上了264臺的空氣源熱泵,里邊有電鍋爐,計劃電鍋爐供暖,空氣源熱泵輔助。他正在計劃,264臺,單獨用它,他可以達到25萬平米。
另外高原的地方,有西藏拉薩賓館,西藏軍區的總醫院,包括好多的部隊的銀行,都用,都沒問題的,我的介紹就這么多。謝謝大家!
責任編輯: 中國能源網