雙能源舒適空調集成傳熱技術的開發與應用（空氣能+太陽能）

盧智慧 沈 輝 王仰慧

1. 淄博共創暖通工程有限公司，山東淄博 255000；2. 淄博市城市運營公司，山東淄博 25500；3. 淄博市建筑設計研究院，山東淄博 255000

1 雙能源空調系統節能運行方案

1.1 考慮根據雙能源的最佳運行工作情況，確定7℃為運行模式轉換的臨界點

運行方式1：空氣源一級熱泵機組+蓄熱水箱+陽光溫室+末端設備

運行時間：冬季陽光充足的天氣條件下及室外環境溫度高于7℃時開啟本系統；

開啟說明：優先開啟東區空氣源一級熱泵供暖系統，當負荷不足時，關閉東區一級熱泵系統，開啟西區太陽能一級熱泵供暖系統提供45℃的熱水進行供暖；

閥門轉換：根據室外及室內溫度檢測信號一鍵自動轉換；

控制程序：首先確認閥門轉換至一級熱泵直接供暖狀態，打開總電源，將控制柜旋鈕全部轉到自動位置，啟動程序如下：啟動空調側循環水泵→啟動空氣源一級熱泵機組→ 空調回水溫度為40℃時啟動室內末端機組。

運行方式2：雙能源舒適空調機組 （空氣源一級熱泵機組+建筑一體化陽光溫室+蓄熱專用水箱）

運行時間：冬季霧霾、雨雪天氣條件下及室外環境溫度低于7℃時開啟本系統；

開啟說明：優先開啟東區雙能源舒適空調供暖系統，當負荷不足時，再開啟西區雙能源舒適空調供暖系統提供45℃的熱水進行調峰供暖；

閥門轉換：根據室外及室內溫度檢測信號一鍵自動轉換；

控制程序：首先確認閥門轉換至雙能源舒適空調系統供暖狀態，打開總電源，將控制柜旋鈕全部轉到自動位置，開啟節能系統啟動程序如下：啟動1#中間水側循環泵→1min后開啟空氣源一級熱泵機組→中間水水溫25℃時自動啟動空調側循環水泵→1min后開啟水源二級熱泵機組→空調回水溫度為40℃時自動開啟室內末端機組；

停機程序：關閉水源二級熱泵機組→延時1min關閉空調側循環水泵→延時1min關閉空氣流太陽能一級熱泵機組→延時1min關閉1#中間水側循環泵→關閉室內末端機組，停止供暖。

1.2 夏季節能運行策略

運行方式：風冷熱泵機組+末端空調系統；

運行時間：整個夏季均開啟本系統；

開啟說明：優先開啟東區風冷熱泵制冷系統，當負荷不足時，關閉東區風冷熱泵系統，開啟西區風冷熱泵制冷系統提供7℃的冷水進行制冷，即可滿足要求；

閥門轉換：一鍵自動轉換，手動打開夏季通風風口，并鎖緊；

控制程序：首先檢查確認閥門轉換至風冷熱泵直接供冷狀態，打開總電源，將控制柜旋鈕全部轉到自動位置，啟動程序如下：啟動空調側循環水泵→啟動風冷熱泵機組→空調回水溫度為12℃時自動開啟室內末端機組；

停機程序：關閉風冷熱泵機組→延時1min關閉空調側循環水泵→關閉室內末端機組，停止供冷。

1.3 智能控制系統

雙能源舒適空調系統落實最佳能源綜合利用效益的一個關鍵問題就是適用的節能運行調節控制系統，如果不能實現統一的節能運行控制，操作繁瑣，負荷調節滯后，難以真正達到所期望的節能收益。雙能源主要的部件包括空氣源一級熱泵機組系統、水源二級熱泵機組系統、蓄熱水箱系統以及各類傳感器信號，并根據優化的數據對各相關聯的執行器進行實時控制，從而既可保證系統整體的節能運行，又為廣大用戶與設計、施工、運行維護人員提供了極大便利，為其獲得迅速推廣應用奠定了技術基礎。

2 技術經濟性分析

本文主要對其冬季供暖進行經濟性分析，對夏季供冷模式不再做過多贅述。通過對設備運行地區的數據統計，該區冬季供暖室外計算溫度為-17℃，最大時刻熱負荷為300kW，供暖期總的熱負荷為33.8萬kWh。經過統計，冬季運行方式1占整個供暖期的65%，運行方式2占35%。

結合供暖用戶的實際要求，本項目以供暖為主，冬季室內溫度約為22℃，夏季室內平均溫度為26℃。

2.1 能量釋放系統

室內的末端設備選用低噪聲暗裝臥式風機盤管機組，通過跟蹤對室內溫度的分析是：夏季溫度設定要求能達到24～26 ℃，冬季溫度在極寒天氣-17℃及連續霧霾天氣時仍然可保持22℃以上。

2.2 能效比分析

（1） 本項目總供暖天數為160d，雙能源空調系統實際運行天數為120d，40d為國家法定假日、雙休日等，雙能源空調系統能夠實現防凍運行；

（2） 經查系統配電表，本項目最終耗電約107000kWh，經匯總統計，已知本項目整個冬季的供暖總熱負荷為438000kW，淄博電價按0.7元/kWh，得知：冬季供暖運行費用約7.5萬元，整個冬季供暖綜合系統能效比約438000/103000=4.25。

注：以上數據均為實驗單位小時內的實測數值，跟蹤記錄系統每天的運行工況、運行時間等。最后對整個冬季運行工況的數據做了分析擬合對比，經過研究與討論得出如下結論。

2.3 供暖運行費用分析

（1） 供熱冬季供暖費用約為：13萬元，供暖時間范圍為11月中旬～次年3月中旬；

（2） 空調冬季供暖費 用為：7.5萬元，供暖時間范圍為11月初～次年4月中旬；

（3） 本系統的運行費用是傳統冬季集中供熱方式的65%，較傳統的供暖方式有明顯的優勢；另外和空氣源熱泵+電輔供暖方式相比較，本系統在冬季至少節省一半以上的運行費用。

2.4 節約能源報告

經濟分析：一度電的能量約為0.504kg標準煤釋放的能量，普通燃煤鍋爐的能量利用效率為0.78，按照發電效率為0.38計算：

本系統在整個冬季運行中可節約煤炭資源數量約為：25～35T。

2.5 控制大氣污染物，實現綠色節能環保

由實驗測得每噸標準煤在標準情況下的燃燒產物排放量：二氧化碳等碳化物2600kg，二氧化硫等硫化物8.0kg，120kg的殘留煤渣以及氮氧化物7.0kg，本系統相比于傳統的集中供熱方式，每個冬季至少減排污染物：二氧化碳55t，二氧化硫180kg，氮氧化物155kg以及2.1t的煤渣。

3 結語

（1） 經過系統集成這一方式的調整，使得空氣源熱泵的系統運行情況有了顯著的提高，空氣熱能的傳熱效率更有優勢，最終使得空氣源熱泵結霜次數有了明顯改觀，換熱效率也有了大幅度提高，在沒有電輔的情況下運行也更穩定；

（2） 利用可再生能源供熱供冷，本著“因地制宜”的原則，大大提高系統的經濟性和節能性。經過長達三年的跟蹤記錄，我們對本系統運行狀況有了比較清晰的了解和認識。得出了相應的結論，在低溫環境下供暖并滿足生活熱水的需求這一條件下，此系統有一定的優勢。雙能源舒適空調系統能夠有效實現節能環保要求，同時，節能、可再生與環保也是相比于其他系統的突出優勢。

空氣源熱泵+電輔系統冬季供暖費用為14萬元，計算供暖時間為11月1日～次年。

（3） 雙能源舒適空調丘陵、城市樓房密集區域及受條件限制無法采用地源熱泵供暖的地區是一個非常好的應用。

[1] 清華大學建筑節能研究中心.中國建筑節能年度發展研究報告2009[M].北京：中國建筑工業出版社，2009：1-8.

[3] 石文星.低溫熱泵技術在日本的進展[J].暖通空調，2008，38（ 12）：26-34.