燃气空气源热泵在清洁能源供热中应用分析

Alexandria2020

燃气空气源热泵在清洁能源供热中应用分析

摘要：我国北方地区冬季气候寒冷，需要供暖时间长，并且随着城市化进程的不断加快，城市规模越来越大，冬季供暖需求也日渐增长。但是，传统燃煤、燃气的供暖方法，会给城市带来空气污染，因此，改革供暖方式，探索环保供暖方式势在必行。

关键词：燃气空气源热泵；清洁能源供热；应用分析

引言：我国是发展大国，社会针对目前世界环境的情况，设定“保护环境，发展经济”的发展目标，响应国家的号召，针对目前我国环境污染严重的现象，积极推进“煤改气”工程的实施，把从前传统的以“煤”为主的供热方式进行创新改造，引进新的清洁能源进行供热，满足人们对供热需求，同时，从源头上对环境进行保护。因此，我国研制燃气空气热源泵这一器材，这篇文章我们将对燃气空气热源泵这一利用清洁能源进行供热的方式在供暖方面进行分析。

1燃气空气源热泵的解说及原理

1.1解说

随着我国“煤改气工程”的推进，燃气空气热源泵成为我国最先进的能源技术之一。作为清洁能源，它的工作原理和太阳能，地能等有所不同。但是，它们都是可再生的清洁能源，是节能发展必不可少的部分，是先进节能技术发展的产物。随着我国创新技术的发展，燃气空气源热泵已经应用到家用空调，居民取暖，生活热水等多个方面，是新时代高品质生活的象征之一。燃气空气源热泵用氨作为制冷剂，用水作为吸收剂，通过天然气进行燃烧产生热能，利用这部分热能来带动水进行对氨的吸收和释放。所以氨产生状态的变化，进而有了吸热和放热的过程，就可以产生热水来进行供热。

1.2原理

燃气空气源热泵采用的是“逆卡诺原理”。通过采用极少量其他方式产生的电能，来吸收我们周围空气里低温的热能。设备里面有特定的压缩机将其进行一系列的转变，转变成高温的热能。在燃气空气源热泵工作的过程中，设备带有的蒸发器从环境中吸收空气来蒸发传热的工质，产生的蒸汽通过压缩机后，蒸汽的温度和压力都会有明显的升高。此时会产生的温度较高的蒸汽，蒸汽通过永久安装在储水箱外的特殊环形状冷凝器，被冷凝成液体，在蒸汽被冷凝的时候，会释放出大量的热传递给燃气空气源热泵储水器中的水。传热的工质被冷凝后会通过其中的膨胀阀再回到蒸发器中，再次被蒸发，工作时，整个设备不断循环这个过程。

2燃气空气源热泵在清洁能源供热中应用分析

2.1项目概况

2.1.1基本情况

小区总供热面积（建筑面积）近8.1m2，小区建筑为砖混结构楼房，最高层是四层，建筑的保温性能不好，还没有进行建筑节能改造，建筑室内使用普通钢串片，采用的是分户供热方式。

2.1.2气候条件

我国法定供热时间从本年的11月15日一直到第二年的3月15日，该地区冬季较为干燥、寒冷，平时室外温度为零下9.2度，有时室外天气在供热时间内也会低于零下12度。最近10年来，出现过两次室外温度在-25℃的情况，分别是2010年的1月和2015年的1月。供热期内室外平均天气温度在零下1度左右，供热期一共是135天。

2.1.3供热负荷分析

原锅炉房热水链条锅炉共两台，功率为4.2MW，两台锅炉只有在严寒期才能同时使用，通常是一台使用一台备用，严寒期内锅炉供水温度为60度，最大负荷在历史数据中为5.3MW，折合后得到每平方的建筑热耗为65W。本地区电力容量只能提供2400kVA、6kV给锅炉房。

2.2空气源热泵供热系统技术要求

根据上述分析，空气源热泵需要满足以下要求：第一，机组采用环保制冷剂；第二，应在120kW内控制单台制热量；第三，机组在零下25度的室外温度下可以开启制热模式；第四，机组出水温度基于零下12度的环境温度时，要比60度高，制热性能较为优越，制热效系数应在2.0左右；第五，机组设计时使用了双系统，所以若其中一个系统故障，依然能够做到正常运行。系统需要备有自动除霜系统，结合具体情况，可以运用模块组合手动设置除霜；第六，控制好噪声。每台机组的噪声应控制在75dB(A)以下，噪声测试报告应由国家认定的实验室出具，安装完系统，开始运行，在此过程中必须遵循设计热负荷标准，严格控制噪声在45dB(A）以下；第七，投标方应提供零下5度至零下20度的实际项目运行数据或实验数据报告。

2.3项目实际运行情况

结合上述标准采购相应的设备，安装时严格按照施工规定进行，并开启运行。设备与系统在冬季供热期间可以正常运行，以此来达到采暖规定，满足居民供热目标，保证了2019至2020年供热季供热任务的圆满完成。详情如下：第一，供热时间内，实际供热面积是51498平方米，因为用户减供面积较大，所以与设计面积相比明显较少；第二，供热期并没有出现连续降雪或阴冷高湿天气，室外平均温度和室外最低温度分别为零下11.8度与零下18.7度，极端天气情况没有出现，故而未能实现在极端条件下实施性能考验；第三，二次网循环流量保持在每小时420m3与460m3，循环流量明显偏大。

2.4项目能耗水平分析

按照日平均室外温度分别为0度左右的末寒期、零下5度左右的严寒期以及零下5度至0度的中寒期测试性能，天气条件与供热状态都较为平稳。各选取末寒期、严寒期以及中寒期中的10天数据比较系统能效。其中室外温度在末寒期内相对较高时，系统能效COP明显高出了2.5，而系统能效在气温零下12度时则降到了2.0以下。系统COP在严寒期气温接近零下20度时将低于1.8。故而针对系统的整体能效而言，从全供热周期来看，稍微低于2.0，还有一定差距才能满足项目 要求。

2.5供热运行成本分析

第一，供热时使用生物质燃料的时期为2018至2019年，如表1所示为成本详情；第二，供热时使用空气源热泵的时期为2019至2020年，如表2所示为成本详情；第三，通过详细分析这两种供热方式成本得知，与2019至2020年相比，2018至2019年的供热期有较为明显的延长，能耗也有一定增加，但是与2018至2019年供热期相比，2019至2020年室外温度较高，在2018至2019年供热期中2019至2020年的供热面积仅为63.25%。

表1生物质燃料供热时的运行成本

表2空气源热泵供热时运行成本

结论：

我国近年来经济发展可观，热量需求明显提高，在这样的情况下，燃气空气源热泵的推广无疑是发展经济又保护环境的完美之策。燃气空气源热泵供热技术，主要是利用燃气与空气源的结合，不会造成地下水和空气的污染，符合国家提出的节能减排要求，我们追求经济发展的同时也要保护好环境，从源头产生低成本高效率，节能环保的可持续发展理念。

参考文献：

[1]王伟，李林涛，盖轶静，孙育英，朱佳鹤.空气源热泵“误除霜”事故简析[J].制冷与空调.2015（03）.

[2]朱佳鹤，孙育英，王伟，盖轶静，李林涛，董兴国.北京地区空气源热泵“无霜除霜”事故的实测研究[J].建筑科学.2014（10）.

[3]盖轶静，孙育英，王伟，朱佳鹤，李林涛，董兴国，钟安鑫.“雾霾”与“非雾霾”气象条件下空气源热泵结除霜特性的对比实验研究[J].建筑科学.2014（08）.

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