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1关于北方冬季采暖可行性分析报告一、前言环保、节能是当今世界各国政府普遍关注的两大问题，我们每个人都有责任减少污染，节约能源，保护好我们子孙后代赖以生存的家园。推广清洁能源与超低温热泵采暖是一个崭新的理念。随着集中采暖体制改革的不断深入及建筑节能墙体的推广应用，低温热泵采暖系统已悄悄地进入中国城市的供暖领域。并逐步形成了除集体供热、燃气供暖之外的又一新的供暖方式，从能源消耗情况来看，煤、气作为不可再生性能源，在未来的使用中将逐步减少使用，并可能提高使用再生能源的价格，或被可再生能源取代。2009年，国家批准了21座核电站的计划，并在西部地区大力发展水电、风力发展技术，开展太阳能电力的相关应用、各地方火电的报批及建设，从种种迹象表明，中国已经重视能源消耗、并对可再生能源的利用空前重视。低温热泵取暖做为集中供暖中的佼佼者得到了消费者的逐步重视和认可。二、常见的采暖方式及特点1、集中供暖a、热电厂集中供暖冬季采暖是中国北方地区必不可少的，主要采用集体供暖。热源供给主体是热力公司或小区锅炉房。目前国内供暖系统绝大多数是以燃媒、燃气、燃油、大型电锅炉作为热源，通过外网或内网与室内系统连接。集体供暖必须建立一个局部或区域供暖系统网络，这包括锅炉、增压系统、供水管线、散热器以及锅炉房。若供暖是由市政热力公司来提供，热力公司也无法做到分户控制。所以这种传统的供暖方式已无法适应商品时代的特殊要求。传统的集中供热系统造成巨大的能源浪费，管路上的热量渗透流失。b、地源热泵集中供暖地源热泵中央空调的使用受到场地限制，热交换是在地下进行的，没有足够的场地满足不了能量交换，浅表地层热能也是来源于太阳；如果使用地下水地源热泵，对地下水和地质有不好的影响，保护不好会污染地下2水，回灌不好会影响地基下沉；1）设计难度大，由于我国对地源热泵的研发还不够深入，目前还没有一个统一、简便的计算方法。2）地下埋管换热是一种非常复杂的不稳态传热现象，地下埋管的安装几何特性、地下土壤特性、回填材料特性都对地下埋管的热量交换起着重要的影响。另外设计时必须考虑到土壤热平衡。3）施工工艺有待完善。在我国地源热泵技术尚未发展成熟，相关的一系列施工工具、工艺、人员水平都有待发展。比如在笔者参加监理的苏州中级人民法院的工程中，钻孔所用的机械便是施工单位自制的，施工时效率低下而且时常损坏。并且由于一口竖井打完，必须马上下管灌浆回填避免塌方，因此如果钻井时角度不够垂直就有可能将已隐蔽的地埋管钻坏，再修复十分困难。4）维修难度大。虽然地源热泵理论上后期基本不会出现维修的情况，但由于设计和施工难度较大加上施工人员素质问题，一旦出现问题需要维修，代价十分巨大。2、分户采暖分户采暖方式的特点在于用户可以根据自己的喜好随意选择，同时用热也可以单独计量。随着清洁能源的使用及新技术、新产品的出现，使采暖方式的多元化选择成为可能。集中供暖的垄断地位受到挑战。采暖的独立分户采暖方式纷纷出现。住宅商品化的发展，双卫、多卫等大户型、复式、别墅的出现，进一步提高了对家用采暖设备要求。家庭独立采暖设施被越来越多的房地产开发商看好。从消费者对舒适越来越多的需求角度看，集中供暖固定的供暖期和供暖温度，已不能适应现代消费者日益提高的对取暖舒适度的要求。a、家用空调采暖家用空调受环境的影响，制热效率下降。一般室外温度低于零下7℃时需启动辅助电加热。家用空调取暖的弊端是显而易见：耗电量大，空气干燥，浮尘增多，舒适度差。b、燃油、燃气取暖炉家用燃气壁挂炉，以柴油、天然气、液化石油气、城市煤气为能源,通过供3热管道集中供热的采暖方式。这种采暖炉燃烧产物的排放特性一直是人们较为关心的问题。由于它采用大气式燃烧器，属于高耗氧的燃具，其燃烧过量空气系数较大。所以当通风条件不好时，新鲜空气得不到及时补充，维持壁挂炉正常燃烧所需的氧气供给不足时，就会使柴油、燃气发生燃烧不完全现象，从而加剧不完全燃烧产物的排放。如此恶性循环，对环境造成污染。柴油、燃气燃烧后生成的污染气体主要有：一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOX）等，浓度过高时会引起煤气中毒。c、家用小型电锅炉、电采暖炉家用小型电锅炉、电采暖炉是以洁净的电力为能源，利用锅炉内的电热元件将水加热，通过供热管道集中供热的采暖方式。电锅炉系统分贮水式和快热式两种，两者区别主要在于：贮水式电锅炉系统是利用电锅炉内部的加热器将水加热，再将蓄热水箱中的热水向采暖系统供热；快热式电锅炉没有蓄热水箱，水被加热后直接向采暖系统供热。缺点是不能避免跑、冒、滴、漏等问题，如漏水引发的争端极大。三、超低温空气源热泵的特点a、地热与传统采暖方式比较：1、高效节能。采用热泵技术，每消耗1KW的电能，可以获得4-5KW的热能或冷能。2、节水省地。以空气为冷热源，向其放出热量或吸收热量，不消耗资源，不会对其造成污染；省了锅炉房及附属煤场、储油库、冷却塔等设施，机器面积大大小于常规空调系统，节省建筑空间，有利于建筑的美观。3、环保效益显著。空气源热泵机组供热无燃烧过程，避免了排烟、排污；供冷时省去了冷却塔，避免了冷却塔的噪声、霉菌污染及水耗。所以，空气源热泵技术是理想的绿色环保产品。4、一机多用，应用范围广。空气源热泵系统可供暖、制冷，还可供生活热水，一机多用，一套空气源热泵系统可以替换原来的城市热网供热加中央空调加热水锅炉的三套装置或系统。减少了设备的初投资。空气源热泵可应用于宾馆、酒店、商场、办公楼、学校、住宅小区、工厂、别墅等建筑物的采暖、制冷和供生活热水。45、运行稳定可靠，维护方便。水体温度相对稳定，保证了系统运行的高效性和经济性；采用全电脑控制，自动化程度高；系统简单、运行稳定，因此维护费用低，使用寿命长。6、可获得政策性的资金扶持。国家十分重视能源开发利用工作，出台了一系列鼓励政策。如国家建设部规定，凡采用热泵空调技术的建筑物，通过向当地建委申报，可获得政府的政策性扶持；部分地方政府规定采用热泵技术可减免建筑供热配套费用。b、超低温热泵与常规热泵的区别1、常规空气源热泵指的是在环境温度-7度以上运行的机组，一般是建议在环境温度-5度以上运行，低于-5度以后根本无法启动，如果强行启动，则完全依靠电加热，耗能极大，所以不建议启动使用。该机组只适合-5度的环境以上使用；常规空气源热泵通常是使用常规的压缩机和常规的冷媒R22生产的设备，以下是常规空气源热泵在低环境温度运行时存在的问题。2、吸气比容增大。机组在低温环境下运行，系统蒸发温度降低，压缩机的吸气比容增大，而压缩机的理论输气量却是不变的，这样进入压缩机制冷剂的体积流量减少，相应的单位制冷剂制热量减少，系统制热性能系数下降，经济性降低。3、输气系数降低。由于冷凝温度与所要制取的生活热水温度有关，与夏季相比，为了取得同一温度的热水，冷凝温度及冷凝压力几乎不变，而系统蒸发温度降低，此时压缩机压比增大，导致输气系数下降，压缩机制冷剂的循环流量减少，压缩机的耗功增大，制热量降低，性能系数降低。4、排气温度过高。当环境温度降至0℃以下甚至更低温度时，蒸发温度过低，为生产较高温度热水，压缩机高低压比差继续增大，这必然引起排气温度过高，甚至超出压缩机本身允许的工作温度范围，导致压缩机频繁起停，系统无法正常工作，严重时会烧毁压缩机。产热量与用热量的矛盾：由于环境空气温度随地区和季节不同变化较大，而我国幅员辽阔，气候特征多异，空气源热泵热水机的制热量和制热效率，随着环境温度的降低而不断降低，冬季用户仍然需要较高温度的热水，这时候的产热量却远远不及春夏季，造成了产热5量与用热量之间的矛盾。这样对于热泵热水器来说，选型过大则造成初投资太大，选型过小则难以满足低温环境下热水供应要求。5、回油、回液问题。低温环境下，蒸发温度过低时，压缩机压缩比增大引起排气温度快速升高，使润滑油黏度急剧下降，影响压缩机润滑，系统还会出现回液、回油不正常，严重时会导致压缩机损坏等问题。6、综上所述，专业的空气源热泵生产厂家一般在环境温度-5度以下的不建议使用常规空气源热泵机组7、超低温空气源热泵指的是在环境温度-25度以上的使用的机组，超低温空气源热泵在低温下（-25℃）制热能效比常规空气源热泵机组高50%-80%，在环境温度大幅下降时而制热量衰减很少，充分保证制热效果，现在市场上的超低温空气源热泵存在两种做法：（1）、目前市场上有利用日立直立压缩机和普通冷媒R22相结合的所谓低温空气源热泵-这样的做法有一些厂家。（2）、利用专用的低温喷气增焓压缩机（谷轮压缩机），和低温冷媒R404A相结合的超低温空气源热泵，产品的优势体现在极端寒冷（-25℃）环境下正常工作，机组具有极高的热效率，节能75%。8、喷气增焓机器的工作原理：主路的制冷剂液体直接进入换热器；辅路的制冷剂液体经膨胀阀降压后进入换热器。这两部分制冷剂在换热器中产生热交换后，辅路的制冷剂变为气体后被压缩机的辅助吸气口吸入，主路的制冷剂变为过冷液体经膨胀阀降压后进入蒸发器，在蒸发器中汽化后被压缩机吸气口吸入。主路和辅路的制冷剂在压缩机工作腔内混合，再进一步压缩后排出压缩机外，进入冷凝器，从而构成封闭的循环系统。本系统的主要受益体现在：气态制冷剂的喷射可以降低排气比焓,从而降低涡旋压缩机的排气温度，同时把单级压缩变为准二级压缩，这样可以避免机组应用于低温工况下由于压缩比增大而使系统不能正常工作的问题；而且通过换热器利用冷凝器辅助之路节流之后的制冷剂将主路中的制冷剂进一步冷却，增大了膨胀阀前制冷剂的过冷度，膨胀阀前制冷剂温度进一步过冷，这样提高了系统中蒸发器的换热量，从而提高热泵系统总的制热量。6超低温空气源热泵原理图7四、对比分析低温空气源热泵与水地源热泵运行费用对比分析（105000M²采暖面积、50W/M²）采暖运行成本对比表基本情况方案类别超低温空气源热泵水源热泵地源热泵采暖面积/(平方米）105000105000105000每平方米热负荷/W505050采暖所需热量/KW505050设备选型超低温热泵机组水源热泵机组地源热泵机组运行费用分析制热量KW/小时525052505250消耗能源电电电设备平均能效比380%300%300%小时耗电量/度138117501750辅助设备——水泵（120KW）地埋管循环泵（110KW）日平均采暖小时数242424设备控制方式自动自动自动设备运行时间实现自动控制，可根据室内温度需求自动调整开机时间，121212日热量消耗/度*（整机开启率）16572*（75%）22440*100%22320*100%年采暖季能源费用/元1元/度1元/度1元/度运行总费用/天1242922440223208月运行费用372870673200669600年燃料消耗费用149148026928002678400维护费用每年/元——20000（机房维护）20000（机房维护）年总投入燃料消耗+人工投入+设备年检149148027128002698400功能对比采暖是是是制冷采暖费用对比采暖费元/平方米14.225.825.6节省金额——11.611.4节省比例——45%45%功能对比采暖是是是制冷1年运行费用1491480271280026984003年运行费用4474440813840080952005年运行费用745740013564000134920008年运行费用11931840217024002158720010年运行费用14914800271280002698400015年运行费用22372200406920004047600015年运行费用差额——1831980018103800运行费用节约比例——45%44.7%备注：1、表内电价按综合商业用电1元/度计算。2、建筑参考数据取值，按节能建筑取值计算。9低温空气源热泵与热力管网对比分析1基本情况热力管网低温热泵2供暖费供暖费用高：在北京地区燃煤热力供暖每平方米约30元，燃油燃气或电热锅炉集中供暖每平方米为35元，由于目前媒价不断上涨，各种环保费用增收，使供暖费用仍有逐年上升的趋势供暖费用低：由于设备自行管理，可通过几台机组并联的方式，根据不同的季节或客流