煤改电经济运行方式的探究

摘要：京津冀地区冬季燃煤采暖导致大量污染物排放，该地区内很多用户冬季采取“煤改电”方式进行采暖。本文根据用户现在普遍实行的以空气源热泵+末端采暖散热器构成的“煤改电”供暖系统为研究基础，已经进行“煤改电”的北京市密云区西田各庄镇某村为研究对象，具体探究用户进行“煤改电”后的经济运行方式。

关键词：“煤改电”；空气源热泵；经济；热泵能效比

引言

最近几年，以京津冀为主的地区因雾霾天气空气受到了严重的污染，空气质量也一直成为该地区用户的重点关注问题。利用清洁能源替代传统燃煤方式进行采暖成为了京津冀地区政府推行的减少空气污染的有效手段之一，其中“煤改电”因为其特有的优势又成为了实际清洁能源替代中最为受农村用户接受的方式之一。随着技术的发展，冬季使用空气源热泵采暖，平均COP值（热泵能效比）可以达到2.9—3.2，经过实验，使用空气源热泵的取暖费是电锅炉的五分之二，是燃气运行费用的二分之一。本文选取了北京市密云区西田各庄镇已经进行“煤改电”的某村作为研究对象，具体探究用户进行“煤改电”后的经济运行方式。

一、“煤改电”更舒适，更经济的运行方式

1.“煤改电”更舒适的运行方式

经过整个采暖季的运行，通过对该村用户的取暖效果进行调研后发现85%反馈相对使用燃煤锅炉，“煤改电”屋内取暖效果不好，平均屋内温度只有18度左右。究其原因，是因为采暖设备自身性质导致的。燃煤锅炉一般可以将出水温度为60-80度的热水供给至室内末端采暖散热器，但是空气源热泵的出水温度最高才可以达到50-60度，难以达到燃煤锅炉的出水温度。经过实际测量，保温性差的房间（门窗漏风，墙体屋顶未做保温措施）如果想要达到与燃煤锅炉同样的取暖效果，不使用地暖的情況下需要增加55%的暖气片。在同样的出水温度和房屋保温性较差的情况下，室内末端采暖散热器采用老式铸铁暖气片的散热效果较地暖有很大的差别。因为地暖的热惰性，造成了其升温和降温具有严重的滞后性，一般为5-6小时。根据实验数据，相同环境下，在停止供暖4小时后，采用地板供暖的房屋室内温度才下降1度，而采用传统老式铸铁暖气片进行供暖的房间温度下降速率是采用地板供暖的3.9倍。所以一般建议“煤改电”用户在经济条件允许的情况下，可以通过增加房屋保温性能，更改室内末端采暖散热器为地暖或增加老式铸铁暖气片数等方式来改善采暖季屋内的舒适程度。

2.“煤改电”更经济的运行方式

根据调查反馈，做出该村用户每小时平均用电量图可以得出：该村90%用户怕“煤改电”费钱，白天在有太阳照射的情况下，一般都将空气源热泵停用，然后等到五点半至六点太阳落山后才又再次开启空气源热泵进行供暖。其实这样的错误做法是很多“煤改电”用户因为存在很大理解的误区而导致的。空气源热泵每次都会因为手动启停的导致内部的压缩机频繁启停，而压缩机频繁启停不仅会费电而且会缩短热泵的使用寿命。因此，短期出门或白天阳光充足时，建议手动将空气源热泵的出水温度调低，使其低速运转，需要供暖时再将出水温度调高，这样可以做到既省电又方便，还可以保证热泵的使用寿命。

空气源热泵的COP值的大小反映了相同工况下，热泵系统的效率，COP值越高就表示越节能，越省钱。调研所在的农村实际得出的空气源热泵COP值是2.0—2.9远远低于理论上的COP值，除去房屋本身的保温性能和室内末端采暖散热器的影响因素，分析得出如下两条原因。

第一，“小马拉大车”的情况。在调研的期间发现，用户不知道自己家适合安装多大容量的热泵，厂家会因为自身利益以及热泵的使用寿命等方面的考虑，建议用户选择偏大一点容量的热泵，但是不同容量的空气源热泵政府补贴比例不一样，容量越大，政府补贴越少，用户自己出的钱就越多。例如多数用户所选择的Q公司的产品，6匹用户自己支出的钱是3匹的11倍多，导致用户都偏向于选择容量较小，自己支出较少的空气源热泵。而这也就导致了现在农村中存在很大一部分“小马拉大车”的情况，用容量较小的热泵来带动较大的供暖面积，再加上房屋本身的保温性能差和室内末端采暖散热器为老式铸铁暖气片的影响因素，空气源热泵就会长时间处于运行状态，容易导致电气部件老化，内部出现短路现象或压缩机损坏，机组使用寿命就会降低，既浪费能源又不经济。

第二，“小温差大流量”的情况。根据调研，80%的用户将热泵的出水温度定到44-48度，剩下各有10%的用户将热泵的出水温度定到48度以上和44度以下，这些用户除了手动关停热泵外，从来都不会随意调整热泵的出水温度。实际测量后发现，这些用户空气源热泵的供回水温度差一直维持在1-2度之间，这样的“小温差运行”不仅不节能而且还会造成热泵中实际参与供暖的水流量增大，增加了系统的耗电量，也会使空气源热泵COP值降低。通过实验数据分析后发现，在实际使用空气源热泵时，用户应该根据室外的温度来调节家中热泵的出水温度来增加热泵的COP值，使其具有较高的能效比。即建议用户在室外温度较低（零度以下）时，可以适当降低热泵的出水温度以达到较高的能效比，既省电又可以满足舒适性的要求。

二、空气源热泵应该改进的方面

经过与空气源热泵厂家的交流，以及调研时实际观察正常运行中热泵的工作情况后发现热泵运行存在一些问题需要日后改进。现在实际大规模使用的以空气源热泵+末端采暖散热器（以老式铸铁暖气片和地暖为主）组成的“煤改电”供暖系统中，空气源热泵机组的启停是根据用户的设定值以实际热泵的供/回水温度来控制的。一般当供/回水温度达到或高于用户设定值时，热泵机组会停止运行；当供/回水温度低于用户设定值5度时，热泵机组又会重新启动运行。但是无论热泵机组出于何种状态，内部的循环水泵会一直保持运行状态，浪费部分电量，也会降低热泵系统的COP值。建议通过模式的切换，新增一种运行模式，间隔固定时间段（3-5min）后，自动比较室内温度与供/回水温度，取最大值控制热泵机组的启停。而且还应该做到热泵进入待机状态停止加热时，内部机组和循环水泵一起停止，设定固定的时间使循环水泵保持间歇运行状态；热泵从待机状态进入到加热状态时，循环水泵应该先行开启，然后热泵机组再正常运行。

同时，由于政府对“煤改电”用户在谷段时间电价上有补贴（0.1元），远低于其他非谷段时间的电价（0.4883元），所以可以在现行的供暖系统中加入适当的蓄热保温水箱，组成空气源热泵+蓄热保温水箱+末端采暖散热器的“煤改电”供暖系统。安装在屋内的蓄热保温水箱可以在谷段时间向内部循环的水蓄热，然后在其他非谷段时间采用保温模式，以较低的经济效益最大程度的保证用户的取暖需求。

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作者简介：

刘琳（1994-），女，大学本科，现就职于国网北京密云供电公司，从事电费核算工作。