北方采暖解決之道(家用熱泵篇)

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

2、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

3、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

4、需求有關(guān)，對按照節(jié)能標(biāo)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)

5、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2.5-4.5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(dāng)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

6、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?？煽啃钥煽啃允芄鈮毫Φ挠绊?，多戶集中在一段時間內(nèi)用氣會影響效果?？煽啃允芄╇姺€(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。另外煤氣管道的初裝費較高。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。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

7、。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(fēng)電，太陽能發(fā)電

8、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

9、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25 m2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

10、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趨勢，而地源熱泵則呈下降趨勢。 源自信息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?？諝庠礋岜妹黠@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

11、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(biāo)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

12、曲線圖：上述是排氣量為83.2cm3/rev（谷輪ZW61KS，5HP）壓縮機組成的系統(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(dāng)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(fēng)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

13、，但房間溫度都能恒定在20左右，由于其水溫較低，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(xí)慣和使用空調(diào)的習(xí)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(xí)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(fēng)機盤管

14、做為末端的采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(biāo)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，低于集中供暖的費用，