居民小區采用空氣源熱泵供熱探索

張雪

摘? ? 要：隨著供熱行業的快速發展，如何提高天然氣利用效率，在一定程度上緩解國內用氣壓力，保障民生供熱，成為供熱行業各專家學者所研討的問題。燃氣空氣源吸收式熱泵作為一種新生的供熱設備，引起了供熱企業的廣泛關注。

關鍵詞：居民小區;空氣源熱泵;供熱

1? ?空氣源熱泵概述

空氣源熱泵屬于熱泵技術中的新形式，其比較容易操作、運行成本較低、安全性能較好且可以得到良好供暖效果。與水熱泵、地熱泵相比其不需要增設取水系統、回灌系統或土壤換熱系統與專用機房，在保證供暖效果的基礎上可以實現節能環保目標。目前，我國各地區正在推進煤改清潔能源、美麗鄉村建設等，由于空氣源熱泵屬于清潔能源供暖技術，因此得到了廣泛的使用?，F階段，國內外在研究空氣源熱泵機組時主要致力于提升空氣源熱泵性能參數，得到了良好的效果。在實際使用過程中，如果處于低溫、高濕的運行環境中，空氣源熱泵機組會頻繁出現結霜、誤除霜、能效低、運行穩定性差等問題，給空氣源熱泵供暖系統帶來直接的影響，同時不利于空氣源熱泵供暖系統在低溫、高濕環境中的推廣與應用。在面對這些問題時我國建筑科學研究院作為項目牽頭負責單位，對國家重點研發計劃中的藏區、西北地區及高原地區利用可再生能源供暖空調新技術正式立項，對空氣源熱泵有效抑霜、高效控霜關鍵技術及低溫空氣源熱泵設備開發等工作開展研究。

2? 空氣源熱泵供暖原理及特點

2.1? 空氣源熱泵供暖原理

空氣源熱泵供暖系統主要由水箱、蒸發器、地暖及水泵等組成。蒸發器在完成空氣吸收后經壓縮機壓縮后產生低位熱能，通過加熱、循環泵進入到地暖散熱管中，保證供暖效果。數據采集系統主要包括電磁流量計、采集儀、數據傳感器。在進行溫度測量時可以采用PT100鉑電阻溫度傳感器，精度控制在A級;壓力傳感器精度控制在0.5%FS;測量壓縮機、風機和水泵耗功時采用功率傳感器，精度控制在0.5級;將電氣流量計測量循環水流精度控制在±0.5%;數據采集周期控制在30s。

2.2? 空氣源熱泵供暖特點

（1）空氣源熱泵系統冷熱源合并，不用特別設置鍋爐房和冷凍機房，機組隨意放置，不占用有效建筑使用面積，安裝施工十分便捷。（2）空氣源熱泵系統沒有冷卻水這部分動力消耗環節，冷卻水消耗環節帶來的污染導致細菌感染的病例已屢見不止，從全面健康角度，空氣源熱泵也有明顯的優勢。（3）空氣源熱泵系統不需要傳統燃煤設施那種龐大的機器本體及供應燃料輸送、除塵機器和排放煙氣及燃料殘渣系統，總體設計便捷、系統穩定可靠、對環境沒有破壞影響。（4）空氣源熱泵采用模塊化機組設計，無需考慮備用設備，使用過程中電腦主動控制，調節機器的運行及使用狀態，便于工作環境與輸出功率相匹配。（5）空氣源熱泵的供暖熱效能受外界氣候直接影響。（6）在我國北方冬季低溫的情況下，由于空氣源熱泵冬季集中大量供熱量不足，建議增設輔助加熱器。

3? 空氣源熱泵供熱系統技術要求

（1）機組采用環保制冷劑;（2）單臺制熱量不大于120kW;（3）機組在室外環境溫度-25℃時可正常運行制熱模式;（4）機組最高出水溫度不得低于65℃;（5）機組制熱性能優越：環境溫度-12℃，出水溫度不低于60℃，該工況制熱能效系數不得低于2.0;（6）機組采用雙系統設計或單系統雙壓縮機，當其中一個系統或壓縮機出現故障時，可不影響正常運行;系統須有穩定可靠的自動除霜系統，可通過模塊組合控制間隔除霜功能，也可根據實際情況手動設置除霜;（7）噪聲：投標方必須提供國家認可實驗室出具的噪聲測試報告，單臺機組的噪音不得高于75dB（A），系統安裝完成并按設計熱負荷運行后，距離最近的居民或辦公場所噪聲應不大于45dB（A）。

4? 節能效果與COP計算

試驗過程中，選取天氣晴好、空氣源熱泵運行穩定的一天對空氣源熱泵供熱系統實際加熱效果進行測量，空氣源熱泵24h工作自動調節。凌晨0：00開始記錄數據，每次測量時間間隔為10min。記錄試驗溫室內外溫差以及與對照溫室的溫差，觀察并記錄電表讀數。對照溫室采用市網集中供暖，記錄0：00～24：00的室內外溫差。分別計算試驗溫室和對照溫室的總能耗，折合為標準煤后進行節能效果比較。空氣源熱泵的COP值表示系統的加熱性能，COP值越大則節能效果越好，其計算公式為：

在進行節能率計算時應做好空氣源熱泵與傳統燃煤鍋爐加溫后所得到的節能率的計算，將空氣源熱泵加溫過程中消耗的電量與標準煤用量進行換算;將利用空氣源加溫所得到的熱量換算為使用燃煤鍋爐加溫后所需要的標準煤量，將兩者進行比較。溫室所得到的熱量[Qact]如果是燃煤鍋爐所得，在使用燃煤供暖時所消耗的標準煤量計算公式為：

將溫室加熱過程中所使用的電能W換算為標準煤用量，計算如下：

5? 應用效果分析

（1）居民小區在無其他可利用的熱源的情況下，采用空氣源熱泵替代鍋爐供熱，可保證居民采暖要求，并能保證供熱效果，同時還能滿足環保指標要求。（2）供熱能耗成本低于生物質燃料供熱成本，可作為生物質鍋爐供熱項目的替代方案。（3）系統的運行噪聲控制可靠，無擾民之憂，可以在離居民較近的地方安裝，但安裝空間要求較大。（4）熱泵系統全供熱季的實際能效比COP未能達到技術要求，需要進一步優化系統運行控制策略，優化運行方式、提高能效比。（5）由于系統運行需要的循環量較大，應在優化熱泵系統整體設計，在滿足系統運行總流量的前提下，降低熱網系統的運行流量，降低耗電量。

6? 結語

能源危機和環境污染問題是當前我國供熱行業面臨的主要問題。燃氣空氣源吸收式熱泵作為一種新型供熱設備對于節能減排、減少能源依賴、實現清潔供熱具有較高的應用價值，但作為新生的設備在應用初期不可避免的存在一定的問題。相信隨著對其系統深入研究，并對存在的缺陷不斷的加以改造，必將提高其運行性能，產生更好的供熱效果，從而帶動供熱行業技術的發展和進步。

參考文獻：

[1] 張建軍.我國空氣源熱泵供熱現狀、技術及政策[J].中國住宅設施，2019（4）：38～40.

[2] 姚登科.煤改電中空氣源熱泵供暖方案的優化研究[D].北京建筑大學，2019.