芬尼克茲低溫熱泵供暖分析資料

1、是獨立供暖還是集中供暖?-北極星應(yīng)用前景剖析我國北方傳統(tǒng)采暖地區(qū)正在開展分戶控制和計量收費的熱改工程, 但遇到很 大阻礙, 面臨著重重困難。 獨立供暖系統(tǒng)在北方地區(qū)的應(yīng)用可以天然解決分戶控 制和計量收費問題, 還不用建設(shè)室外管網(wǎng), 避免室外逛網(wǎng)的輸配能耗和跑冒滴漏, 推廣應(yīng)用具有巨大優(yōu)越性。 我國南方廣泛的傳統(tǒng)非采暖地區(qū), 是我國經(jīng)濟最為發(fā) 達的地區(qū), 雖然缺乏集中供暖管網(wǎng), 但近年來供暖需求日益擴大, 獨立供暖系統(tǒng) 作為上述區(qū)域的主要選擇, 有著廣闊的發(fā)展前景。 下表是獨立供暖和分戶供暖的 對比:比 較 項目獨立供暖 集中供暖熱 源 效 率一般采用天然氣、電等清潔能源,小型設(shè)備和大型設(shè)備在燃

2、燒效率方面的差別已很小可有效利用熱電聯(lián)產(chǎn)、工 業(yè)余熱、可再生能源等作為熱 源,大型燃燒設(shè)備較小型設(shè)備 的燃燒效率略高輸 配 能 耗輸配能耗熱源距用熱部位很近,管道直接敷設(shè)在室內(nèi),輸配泵耗和熱損失可忽略不計輸配泵耗要占到輸送能量 的 5%左右,管網(wǎng)熱損失要占到 輸送能量的 10%左右, 若管理不 善有跑冒滴漏現(xiàn)象或存在嚴重 水力不平衡,以上能耗還會大 大增加環(huán)保性 燃燒尾氣就地排放,但一般采 用清潔能源,對環(huán)境影響不大熱源集中管理,煙氣粉塵 等排放物更易于處理和控制可靠性 熱源分散,故障點增多,但單 個熱源發(fā)生故障不影響其他用戶 的供暖,且系統(tǒng)內(nèi)熱水壓力較低, 不易發(fā)生滲漏,系統(tǒng)水容量小,發(fā) 生

3、滲漏的危害小熱源集中,易于集中維護 和管理,但一旦系統(tǒng)發(fā)生故障 相關(guān)用戶供暖都會受影響,且 工作壓力較高, 系統(tǒng)水容量大, 一旦發(fā)生滲漏,危害較大運 行 控 制天然實現(xiàn)分戶控制,設(shè)備自動運行,開關(guān)靈活,供暖時間自主控制,室內(nèi)無人時可關(guān)閉,為主動節(jié)能提供了有效手段運行控制較困難, 從熱源、 管路到末端供暖系統(tǒng)都需要增 加大量的控制裝置和儀表,規(guī) 定的供暖時間外不能供暖計 量 收 費天然解決計量收費問題,用多少供多少,自己付費可通過安裝相關(guān)儀表計量, 但需要讀表計量,且往往存在 收費難的問題,為供暖系統(tǒng)的 管理留下隱患造價 由于存在巨額的熱源和小區(qū)外管網(wǎng)建設(shè)費用,集中供暖運營商 往往要按供暖面積收

4、取高額初裝費;此外還要占用建筑管井和建設(shè) 小區(qū)內(nèi)供暖管網(wǎng),因此單位面積造價會比獨立供暖略高或持平供 暖 熱 費跟建筑的實際供暖需求有關(guān),對按照節(jié)能標準建造的建筑供暖 熱費遠遠低于集中供暖,部分地區(qū)為推廣清潔能源獨立供暖還會有 補貼,可以有效促進對建筑保溫的更高要求,但在保溫性能差的建 筑中費用較高普遍按照面積收費,由政府定價,包括管理費用和利 潤,由于普遍存在欠費問題,運營企業(yè)往往需要相關(guān)補貼才能正常 運行其他 適用于任何具有燃氣、電力等能源 條件的建筑 僅適用于集中供暖管網(wǎng)到達的 建筑通過比較可以看出, 獨立供暖系統(tǒng)在節(jié)能保溫比較嚴格, 運行調(diào)節(jié)獨立性 較強, 不同用熱單元分界較清晰, 需要

5、按不同用熱單元收取費用的以住宅為代表 的居住建筑中具有巨大優(yōu)勢, 近年來獨立供暖系統(tǒng)在住宅建筑中突飛猛進的應(yīng)用 勢頭也很好地證明了這一點。 此外, 獨立供暖系統(tǒng)的運行費用能直接反應(yīng)建筑供 暖的需求,對建筑物的節(jié)能保溫和住戶的行為節(jié)能都具有強大的推動作用。 獨立供暖的熱源設(shè)備主要有兩種, 一種是采用天然氣燃燒的壁掛爐, 一種 是采用電驅(qū)動的熱泵。 熱泵有分為地源熱泵和空氣源熱泵兩種, 下表是兩種設(shè)備 的比較:比 較 項目燃氣爐供暖系統(tǒng) 熱泵供暖系統(tǒng)效率 90%左右,也就是說每 m3天然 氣能提供 7740Kcal 的熱量熱泵根據(jù)熱源和使用側(cè)水 溫 的 不 同 , 其 平 均 能 效比 在 2.5

6、-4.5之間。 對應(yīng)每度電能提 供的熱量為 2150-3870Kcal 的 熱量安全性 必須保證可燃氣體的充分燃 燒,對安全性要求較高,安裝維護 和使用不當容易造成安全事故。采用電力驅(qū)動,只要確保 機器可靠接地就可以避免安全 事故。環(huán)保性 燃燒尾氣就地排放,但一般采 用清潔能源,對環(huán)境影響不大電力本身是非常清潔的能 源,在使用時無任何排放。但 在中國, 70%的電力是由煤炭來 發(fā)電的,控制發(fā)電廠的煙氣粉 塵等排放物非常關(guān)鍵。可靠性 可靠性受供氣壓力的影響,多 戶集中在一段時間內(nèi)用氣會影響 效果?？?靠 性 受 供 電 穩(wěn) 定 性 影 響,另外熱泵系統(tǒng)也比壁掛爐 系統(tǒng)略為復(fù)雜。綜 合 造 價直接

7、造價較低,但是壁掛爐只能解決供暖的問題,無法解決夏季制冷的問題,制冷需裝另外一套空調(diào)系統(tǒng),兩套系統(tǒng)綜合成本較高。造價略為高一些,但是一 套熱泵系統(tǒng)同時解決制冷和供 暖的問題,綜合成本更低。另外煤氣管道的初裝費較高。供 暖 熱 費 每 m2供暖費用在 20-40元之 間,取決于建筑保溫的情況和燃氣 的價格。 每 m2供暖費用在 15-30元 之間,取決于建筑保溫的情況和電力的價格。使 用 壽 命5-8年 10-15年使 用 條 件 適用于具有燃氣等能源條件的建 筑 適用于具有電力條件的任何建 筑通過比較可以看出,采用熱泵來做獨立供暖系統(tǒng),在安全性,綜合造價, 使 用壽命, 使用條件限制方面具有明

8、顯優(yōu)勢, 特別是一套熱泵系統(tǒng)既能滿足冬季的 取暖需求, 又能滿足夏季的空調(diào)制冷需求; 使用的能源是最為普及的電力, 相比 之下,燃氣爐受供氣量,供氣管網(wǎng)等諸多限制;而且從環(huán)保性來講,燃氣爐畢竟 還是有 CO2的排放, 而且消耗的是可以做其他用途的高品位能源, 而熱泵消耗的 是電力,雖然目前中國的大部分的電力來自非清潔能源-煤,但是,隨著核電, 風電, 太陽能發(fā)電和水電的進一步發(fā)展, 中國的電力也將變得越來越清潔。 從這 三點來看,熱泵作為獨立供暖系統(tǒng)的熱源, 具有巨大優(yōu)勢。 熱泵的最大缺點是其 制熱量和能效比隨熱源側(cè)的溫度下降而衰減。如何解決熱泵的制熱量和能效比隨熱源側(cè)的溫度下降而衰減這個問題

9、呢? 目前有兩種解決方案。一種解決方案是采用地源熱泵,一種是采用空氣源熱泵+輔助熱源。地源熱泵的熱源是淺層地表的熱量,經(jīng)過實際測量,在 10米以下的地層, 其土壤溫度恒定在 10以上,土壤中的熱量都來自太陽。采用地埋管的形式, 將土壤中的熱量交換到塑料管內(nèi)的水中, 對于熱泵來講是非常穩(wěn)定的熱源。 地源 熱泵的應(yīng)用很好地解決了熱源穩(wěn)定的問題。 但是地源熱泵的應(yīng)用也有如下的一些 缺點:1必須有較大的土壤面積來埋管, 實際應(yīng)用中, 每 100m2的建筑面積需要的 土壤面積為 25m2以上;2埋管的費用較高, 對于華北, 東北等沖積平原的費用較低, 但對于有些地 質(zhì)條件不佳的地方,埋管的費用要占到整個

10、工程造價的 50%以上;3地源熱泵夏天將熱量從房間轉(zhuǎn)移到土壤里, 冬天將熱量從土壤里轉(zhuǎn)移到房 間里, 如果這兩個熱量是基本平衡的, 系統(tǒng)是安全和高效的, 如果兩個熱 量相差太遠, 輕則導(dǎo)致系統(tǒng)的能效比下降, 重則導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰, 無法正常 制冷和制熱。 由于以上的缺點, 地源熱泵的應(yīng)用受到一些限制, 特別是對于我們這個人多 地少的國家, 即使歐洲國家, 其地源熱泵的應(yīng)用也受到一些限制, 其市場發(fā)展前 景不如空氣源熱泵,下圖是歐洲 2005年-2008年各種熱泵所占的市場份額。從 圖中可以看出,2008年,空氣源熱泵占據(jù)了 65%份額,地源只占據(jù)不到 30%的份額,空氣源熱泵的市場份額呈逐年增長的

11、趨勢,而地源熱泵則呈下降趨勢。 空氣源熱泵是吸收環(huán)境中空氣的熱量, 將環(huán)境中空氣的熱量通過熱泵轉(zhuǎn)移到 房間中, 自然界空氣的熱量也來自太陽。 但相比土壤比較穩(wěn)定的溫度而言, 空氣 的溫度波動較大, 并且濕度也是變化的。 空氣源熱泵明顯地克服了地源熱泵應(yīng)用 的極限性, 具有安裝簡單方便, 系統(tǒng)成本較低的特點。 但空氣源熱泵的最大的缺 點是制熱量隨環(huán)境溫度的下降衰減較大。 普通的空氣源熱泵的應(yīng)用的最低環(huán)境溫 度一般不低于-5, 如果低于-5, 普通的熱泵無法獲得理想的應(yīng)用效果, 或者 輔助熱源的規(guī)律較大。 如何解決空氣源熱泵的衰減問題, 是空氣源熱泵能否大規(guī) 模在寒冷的氣候條件下應(yīng)用的關(guān)鍵。芬尼克

12、茲北極星系列產(chǎn)品為了解決普通空氣源熱泵無法適應(yīng)嚴寒氣候 (<-15 條件而開發(fā)出來的產(chǎn)品。 該產(chǎn)品采用了第二代高溫噴氣增焓系統(tǒng), 具有自主 知識產(chǎn)權(quán)的智能控制器及高效盤管殼式(C&S換熱器 , 具有超低環(huán)溫工作(-25 , 超高出水溫度 (其最高出水溫度為 65 , 超高能效 (國標制熱能效達 3.8 的特點。下圖是其運行范圍的示意圖: 從上圖可以看出, 北極星的運行范圍是常規(guī)熱泵的兩倍以上。 特別是在 -15的條件下,其出水溫度仍高于 60,能夠適應(yīng)暖氣片采暖的情形。北極星的制熱量和能效比的曲線圖: 上述是排氣量為 83.2cm3/rev(谷輪 ZW61KS , 5HP 壓縮機

13、組成的系統(tǒng)的 測試值,從上表可以看出,在 -15的條件下,其制熱量仍有 10KW ,相當于額 定工況下的 57%, 如果以 100W/m2的負荷計算, 仍可以滿足 100m2建筑面積的 空間的采暖需求。從上表可以看出， 北極星的能效比隨出水溫度的變化而變化， 出水溫度越低， 其能效越高。所以，從系統(tǒng)節(jié)能的角度講，我們希望采用出水溫度較低的風機盤 管制熱或地暖系統(tǒng)制熱，以獲得較低的運行費用。尤其的地板取暖系統(tǒng)，非常合 適用于冬季取暖，其舒適性是其他取暖方式無法相比的，所以尤其推薦使用。 地板取暖在歐洲的新式住宅中非常普遍，但是其采用的地暖水溫是 30左 右，但房間溫度都能恒定在 20左右，由于其

14、水溫較低，所以熱泵運行可以獲 得更高的能效。相比中國大陸，地暖的水溫普遍采用 45以上的水溫，甚至有 些系統(tǒng)水溫高達 60，究其原因，主要有兩方面的原因：原因一，是最開始做 地暖的熱源都是燃氣爐，由于其水量的限制，所以水溫自然要求較高，否則達不 到理想的制熱效果；原因二：中國人使用地暖的習慣和使用空調(diào)的習慣一樣， 有 人在家時才開啟地暖，無人在的時候就關(guān)閉，如果地暖的水溫太低，其每次開機 加熱的時間就很長，效果也不理想。對于集中供暖，我們使用習慣是整個采暖季 節(jié)都不關(guān)閉的。所以對于北極星的應(yīng)用，我們有兩個推薦的應(yīng)用方式： 對于南方，其最低氣溫不低于 0的區(qū)域，可以采用立式風機盤管做為末端 的采

15、暖方式或采用快速薄型地暖的方式， 基本上式半個多小時可以把房間溫暖起 來，這樣就可以采用間歇開機的方式； 對于北方，由于其最低的氣溫較低，所以就不合適采用間歇開機的方式， 我 們推薦采用標準舒適地暖的方式，其首次開啟系統(tǒng)的暖房時間較長，但可以采用 30-35的地暖水溫，可以獲得較高的綜合能效。以北極星為例，在-15的情況 下，其機組能效仍達到 3.2，綜合水泵，除霜等消耗，其綜合能效仍高達 3.0 左 右，如果以全年采暖季節(jié)的平均氣溫為 0 度計算，其綜合能效將達到 4.0 以上， 以一間普通建筑物單位能耗以 100W/m2 計算，采暖季節(jié)以 120 天，每天開機時 間按 15 小時計算， 電費按 0.5 元/kwh 計算， 其每平方米的采暖費為 22.5 元左右， 低于集中供暖的