空氣源熱泵采暖的新機遇

馬秀力

（濟南市工程質量與安全生產監督站 山東濟南 250014）

引言

近幾年，霧霾、PM2.5等詞匯經常地出現在我們的日常生活中，霧霾天氣頻發，大氣污染嚴重，已經成為了最嚴重、最亟需解決的環境問題之一。尤其是北方采暖季時，更是經常出現城市“爆表”的情況。為了減輕北方地區的供熱采暖對霧霾天氣的影響，可以采用高效環保的采暖方式替代以往傳統的燃煤采暖。而空氣源熱泵采暖，在節約能源的同時，更可以避免了污染物的直接排放，它的推廣、應用將在一定程度上緩解霧霾天氣的現狀。隨著政府“煤改電”的推動，空氣源熱泵以其高效、環保、安裝靈活，不受土地、水資源等條件限制的特點，迎合了國家節能、環保的政策導向，使其在北方采暖地區脫穎而出，迎來了發展的新機遇。

1 霧霾天氣的現狀

霧霾是霧和霾的統稱，很多地區將霧及霾一起作為災害性天氣進行預警預報，統稱為“霧霾天氣”。霧霾是特定的氣候條件與人類活動相互作用產生的結果。2014年2月，習近平曾在考察時指出：應對霧霾天氣的首要任務是控制PM2.5，要從減少燃煤、調整產業結構等方面采取措施。而霧霾天氣具有明顯的季節性，冬季霧霾天氣的天數約占全年霧霾總天數的42.3%。

我國北方地區冬季的采暖主要依靠燃煤鍋爐，每平方米每年大約要消耗20kg標煤，采暖能耗占全國建筑總能耗的40%以上[1]。燃煤采暖方式不僅消耗了大量的煤炭，還排出了大量的廢氣、粉塵以及固體小顆粒等污染物，這對霧霾天氣的出現起了推動作用。在此情況下，急需一種節能環保的采暖方式來替代燃煤鍋爐進行供熱取暖，空氣源熱泵正好符合這一要求，使其在北方采暖地區得到廣泛應用。

2 空氣源熱泵采暖的政策支持

早在2016年，國家有關部委就聯合印發了《“十三五”全民節能行動計劃》，其中明確提出了要大力推廣空氣源熱泵。以北京地區為例，2016年針對安裝空氣源熱泵的農戶，按照市財政每戶給予1.2萬元，區財政給予0.6～1.2萬元進行補貼，從而提高農戶參與“煤改電”采暖的積極性，并結合空氣源熱泵高效節能的特點，使更多的居民主動選擇空氣源熱泵采暖。而從2003年至今，北京市已累計完成38.45萬戶的“煤改電”工程改造，北京中心區域已基本實現了“無煤化”，預計到2020年，北京市將完成煤改電改造100萬戶，徹底實現“無煤化”。[2]

山東為了推動“煤改電”工程，共出臺了11項配套政策，涵蓋了電網補貼、專項電價、電費補貼等多個領域，為推動山東地區“煤改電”技術的應用奠定了基礎。其中，濟南地區自2017年供熱季起，對實施家庭電采暖的居民，采暖期用電按0.2元/度的標準進行補貼，年最高可補貼六千度。對采用集中式電采暖的供熱企業，執行平段0.5元/度、谷段0.25元/度的優惠電價，供熱企業因此而出現的虧損經第三方機構審計后給予相應財政補貼。濟南市出臺的“北方地區冬季清潔取暖試點城市”（2017-2020年）實施方案就明確提出“三是加快通過電蓄能鍋爐、熱泵（空氣源、污水源等）、電蒸汽鍋爐等方式，實現燃煤鍋爐煤改電。通過實施上述措施，將我市打造成全國首個實現35蒸噸及以下燃煤鍋爐全部淘汰的省會城市。”[3]

3 空氣源熱泵采暖系統

空氣源熱泵是一種節能、高效、環保的供熱采暖技術，它利用高位電能從室外空氣中獲取低位熱源，經整合后流向高位熱源，從而實現供熱采暖。空氣源熱泵供暖末端設備主要包括：地板輻射供暖、風機盤管供暖和散熱器供暖三種，詳見圖1。

圖1 空氣源熱泵供暖末端設備

3.1 三種不同末端的優缺點

地板輻射供暖：供水溫度一般在35℃左右，優點：（1）溫度自下而上，從而使人體實感溫度比室內實際空氣溫度高出約2~4℃，提高了舒適度。（2）地板輻射采暖具有一定的蓄熱性，熱穩定性較好，能有效降低空氣源熱泵在極端天氣的制熱功率波動，從而使系統運行更加穩定與可靠。（3）不占房間的有效使用面積，增加了室內空間。缺點：這種供暖方式會增加地面厚度，降低房間高度；如出現施工質量問題，維護困難。

風機盤管供暖：供水溫度一般在45℃左右，優點：（1）房間溫度上升速度快。（2）每個房間的風機盤管風機可以單獨控制，有利于節能降耗。（3）供水溫度比散熱器要求低，而且空氣源熱泵能效比高，運行費用低。（4）熱泵空調一體機可一機兩用，冬季供暖，夏季制冷，綜合初投資費用更低。缺點：熱空氣在頂部有效利用低、舒適性差、運行產生噪音。

散熱器供暖：供水溫度一般在55℃左右，優點：（1）安裝方便，維修簡單，型式多樣，容易與家裝所融合。（2）同時，可利用散熱器上的溫控閥單獨調節每個房間的室內溫度，溫度調節靈活。（3）與直接電供暖方式相比，節能效果更好。缺點：一般熱媒供水溫度較高，影響熱泵供暖的能效比，室內升溫慢，熱舒適性差，占有一定的空間。

3.2 采暖系統末端的選擇

地板輻射供暖、風機盤管供暖、散熱器供暖三種末端，有著不同的導熱方式和節能熱舒適性，同時對室外側提供的熱水溫度的要求也是不同的，而空氣源熱泵提供的熱水溫度越高，COP值就會越低，當然其運行費用就會越高。下表是一組網路數據可供參考[4]：

表1 三種不同末端供水溫度及運行費用比較

由表1可以看出，采用同樣的空氣源熱泵設備，三種不同末端的費用比較：散熱器供暖方式>風機盤管>地面輻射供暖。因此，選用末端設備時不僅要考慮運行費用，還要考慮建筑物屬性、房間功能、生活習慣等多個方面，經綜合比較，最終選擇適合住戶需求的供暖形式。

3.3 適宜區域及運行效果

空氣源熱泵作為熱泵機組的形式之一，能夠一年四季全天候運行；機型多種多樣，規格齊全，可滿足家庭、小區及公共建筑等各種場所。但在北方寒冷地區室外溫度極低時（-15℃以下區域），通常會出現運行能力差的問題，推廣過程中主要面臨制熱能力衰減、制熱效率低以及結霜等問題，這在一定程度上阻礙了空氣源熱泵在北方地區的應用。但是近幾年，隨著雙級壓縮循環、增焓等技術的出現使得在北方寒冷地區使用空氣源熱泵成為可能，尤其是低溫空氣源熱泵的出現將空氣源熱泵采暖的使用范圍和使用條件推向了一個新的高度。目前，濟南地區已有高墻王小區、方正園小區、大學仕花園、印象濟南等多個小區采用了空氣源熱泵供暖，通過運行發現效果良好[5]。

結語

由此可見，空氣源熱泵采暖在緩解霧霾方面有重要作用，在我國北方地區大力推廣空氣源熱泵，不僅能有效減少煤炭資源的消耗和污染物的排放，而且對我國的節能減排工作具有重大意義，同時還能在一定程度上緩解我國霧霾天氣的現狀。