煤改电中空气源热泵供暖方案的优化分析

贾兴旺

近些年来，虽然我国经济社会发展比较迅速，但是能源的消耗量與日俱增，尤其是化石燃料燃烧过程中所排放的污染物会增加生态环境的压力。2013年国务院制定并颁发了《大气污染防治行动计划》，极大的推动了清洁能源工程的发展，如“煤改电”、“煤改气”等。在上述工程中，空气源热泵得到了广泛的应用，其既可以避免燃料不完全燃烧所排放的污染物，而且还可以满足人们的取暖需求，达到生态环保与经济效益的双重要求。鉴于此，本文对煤改电中空气源热泵供暖方案的优化进行分析，以供参考。

煤改电;空气源热泵供暖方案;优化

随着城市化建设和生态环保的发展，有效的推动了煤改电的进程，通过对空气源热泵供暖方案进行调整和优化，既能够有效降低系统的运行能耗，而且还能够提高室内的舒适度，在满足用户供暖需求的同时，还可以达到生态环保的要求。

空气源热泵技术是一种清洁能源技术，也是一种环境空气中低温热源的节能技术，通过压缩机的高效热收集器成为高温热源，然后通过热交换器将热量输送到水中供暖或供热。与空调相比，空气源热泵冷凝温度较高，蒸发温度较低，自适应介质温度较宽，室外环境总温度可在-15 ～ 40℃的温度下使用。与燃煤相比，空气源热泵加热技术采用的是不耗大量燃料的可再生能源，热泵安装简单，占地面积小，不需要土建投资，没有污染物排放，没有灰尘净化对环境造成二次污染，节省了材料、人事管理和控制、维护和管理费用，满足了绿色节能、环境保护和可持续发展的要求。

（1）空气源热泵系统冷热源合并，不用特别设置锅炉房和冷冻机房，机组随意放置，不占用有效建筑使用面积，安装施工十分便捷。（2）空气源热泵系统没有冷却水这部分动力消耗环节，冷却水消耗环节带来的污染导致细菌感染的病例已屡见不止，从全面健康角度，空气源热泵也有明显的优势。（3）空气源热泵系统不需要传统燃煤设施那种庞大的机器本体及供应燃料输送、除尘机器和排放烟气及燃料残渣系统，总体设计便捷、系统稳定可靠、对环境没有破坏影响。（4）空气源热泵采用模块化机组设计，无需考虑备用设备，使用过程中电脑主动控制，调节机器的运行及使用状态，便于工作环境与输出功率相匹配。（5）空气源热泵的供暖热效能受外界气候直接影响。（6）在我国北方冬季低温的情况下，由于空气源热泵冬季集中大量供热量不足，建议增设辅助加热器。

《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012中明确规定：在进行空气源热泵热负荷进行计算时，需要满足如下要求：（1）通风过程所需消耗的热量;（2）围护结构所需热负荷;（3）外门开启与冷风渗透过程中，在冷空气加热阶段需要的耗热量;（4）其他途径所需要消耗和获取的热量。通常情况下，空气源热泵所产生的热负荷主要由两部分组成，即新风负荷和室内负荷，如果空调系统未经加湿处理时，将会采用与供暖系统一样的热负荷公式进行计算。本次研究过程中为了使房间具备良好的气流组织，采用了TLX-A21立式明装风机盘管4台，每台风机盘管能够产生1.178kW的供热量。根据《风机盘管机组》GB/T19232-2

3.1热指标计算法

大部分早期建筑物为了能够达到节能效果，且保证煤改电的顺利进行，就需要对既有建筑进行改造，此时可能会因为图纸的丢失和不足，而导致优化方案无法顺利进行，此时可以借助热指标法对其进行估算。通常情况下，热指标法包括了体积指标法和面积指标法两种方法，其中面积指标法一般是在室内外温差为1℃的情况下，每平米建筑物所对应的平均热负荷。体积热指标法一般是指在室内外温差为1℃的情况下，每立方米建筑物所对应的采暖热负荷。建筑热负荷不仅与建筑面积有关，而且与建筑物的窗墙比、体形系数等有关，主要取决于建筑物通过围护结构向外界所传递的热量。实际上，面积热指标法所对应的计算过程和结果更为直观，而且计算过程相对简便，因此在空气源热泵设备校核计算过程中得到了广泛的应用，并取得了不错的应用效果。

3.2风机盘管在不同出风速度下的制热量修正

本次研究所选择的风机盘管在进行高档位运行过程中，所产生的制热量，通过与速度修正系数相乘就能够获得中速和低速运行状态下风机盘管的制热量。通过分析得知，餐厅2选择了TXL-A21型号的风机盘管，通过对进风口空气干球温度和进水温度进行校核发现，在高速风量下，风机盘管的单台制热量为2.124kW，在中速条件下，所对应的制热量修正系数为0.88，这样一来风机盘管的单台制热量达到了：2.124×0.88=1.869kW。在实际情况下，室内热负荷所需制热量1.178kW，而改造后风机盘管所对应的最终制热量达到了1.869kW，符合餐厅2室内所需热量要求。

4.1空气源热泵的温度适应性

（1）对于夏热冬冷地区：冬季湿冷，1月平均气温0-10℃，年平均气温小于5℃的日数为0-90天;夏热冬冷地区的气候特征是夏季闷热，7月份平均地区气温25-30℃，年日平均气温大于25℃的日数为40-100天;气温的日较差较小，年降雨量大，日照偏小。这些地区的气候特点非常适合于应用空气源热泵。（2）对于云南大部，四川西南部、贵州，西藏南部一小部分地区：这些地区1月平均气温1-13℃，年日平均气温小于5℃的日数0-90天。在这样的气候条件下，过去相当长的一段时间建筑物在设计环节就不考虑采暖设备的运用。但是，近年来随着现代化生活水平的提高和建筑水平的提升，人们对居住和工作建筑环境要求也日益提高，因此，这些地区的公寓等建筑也开始因地制宜的设置采暖系统。在这种气候条件下，选用空气源热泵系统是最合适不过的。（3）传统的空气源热泵机组在室外空气温度高于-3℃的情况下，均能可靠安全地运行。所以，空气源热泵机组的应用范围便顺势由南向北开始扩展，即已进入气候区划标准的II区的部分地区内。这些地区气候特点是冬季气温较低，1月平均气温为-10-0℃，但是在采暖期里气温高于-3℃的时数却占很大的比例，而气温低于-3℃的时间多出现在夜间。

4.2空气源热泵的可行性

目前，我国北方冬季供暖时间较长，且供暖特点为集中量大。为相应国家节能减排的政策，北方供暖已经由原来的燃煤供暖逐渐替换成电供暖，小网供暖合并成大网，空气源热泵在北方是有自己广阔的市场，只是因地制宜这张牌要想在北方打的响亮，我们需要对空气源热泵给予更加灵活的运用，或者是再次严谨论证的科研。

空气源热泵供暖是一种清洁的供暖方式，且在严寒地区的实际运行具有很好的前景，但空气源热泵实施供暖过程中并不是完美，室外蒸发器结霜、热泵性能较低等问题都必须给予重视。基于此，对其在严寒地区的实际供暖可行性进行分析。对供暖主体构造、性能、运行原理略有疏忽，都会影响我们对空气源热泵的可行性分析的准确性，所以全面了解空气源热泵及其工作环境，判断两者配合发挥的热效能及持续性等等，才能综合评价出可行性。

[1]张春林，程港，钱志博.双级压缩空气源热泵在农村煤改电项目中的应用[J].建筑热能通风空调，2018，37（08）：54-56+53.

[2]黄圣洋.空气源热泵采暖在北京农村“煤改电”上的应用[J].机电信息，2018（15）：52-53+56.

[3]马涛，庞莉，胡国斌.空气源热泵在北京市农村“煤改电”中的经济效益分析[J].农电管理，2018（01）：33-34.