鄭州太陽(yáng)能空氣源熱泵專(zhuān)項(xiàng)方案

太陽(yáng)能空氣源熱泵采暖方案.8.21目錄1 立項(xiàng)依據(jù) 11.1 行業(yè)發(fā)展趨勢(shì) 11.2 中央經(jīng)濟(jì)政策 22 系統(tǒng)原理 43 負(fù)荷計(jì)算 63.1 項(xiàng)目概況 63.2 負(fù)荷計(jì)算 64 設(shè)備選型 85 經(jīng)濟(jì)性分析 95.1 運(yùn)行費(fèi)用 95.2 投資回收年限 9立項(xiàng)依據(jù)多年來(lái)，因?yàn)閬?lái)中國(guó)在基礎(chǔ)建設(shè)方面投入不停加大，造成建筑總量也急劇攀升，加上大家對(duì)生活環(huán)境舒適度要求連續(xù)提升，建筑能耗一直呈直線(xiàn)上升之勢(shì)。尤其是建筑能耗中采暖和空調(diào)部分占建筑總能耗65%，熱水供給占15%，照明電器占14%，其它占6%。不停增加能源消耗使中國(guó)資源儲(chǔ)量大幅降低、環(huán)境惡化，這種情況造成氣候變得越來(lái)越異常。為了降低資源和能源過(guò)分消耗，實(shí)現(xiàn)可連續(xù)發(fā)展目標(biāo)，中國(guó)政府加緊制訂和推進(jìn)節(jié)能減排政策，努力爭(zhēng)取最大程度地提升能源利用效率，而且取得了初步結(jié)果，現(xiàn)階段中國(guó)單位中國(guó)生產(chǎn)總值能源消耗正在逐年降低。數(shù)據(jù)顯示，過(guò)去六年，中國(guó)萬(wàn)元中國(guó)生產(chǎn)總值能源消耗累計(jì)下降21%。中國(guó)政府在“十二五”計(jì)劃中提出，到，單位中國(guó)生產(chǎn)總值能耗要比年降低16%，單位中國(guó)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比年降低17%。可見(jiàn)節(jié)能減排已經(jīng)被提升到了一個(gè)新高度。節(jié)能減排出路關(guān)鍵有：降低一次能源多種損失和浪費(fèi)，提升能源利用效率，從而降低能源使用量；嘗試?yán)玫推肺荒茉?如太陽(yáng)能、空氣、水、土壤)替換高端能源(如電能、石油、煤)，從而節(jié)省高端能源。熱泵就能實(shí)現(xiàn)將低品位能源轉(zhuǎn)化成高端能源目標(biāo)。本方案利用太陽(yáng)能+空氣源熱泵方法突破了傳統(tǒng)換熱器中熱泵工質(zhì)只能和單一氣態(tài)或液態(tài)熱源進(jìn)行換熱模式，可實(shí)現(xiàn)熱泵工質(zhì)在同一換熱器中和空氣和太陽(yáng)能熱媒兩種熱源進(jìn)行同時(shí)整合換熱，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能、空氣兩種熱源同時(shí)復(fù)合利用，提升系統(tǒng)整體利用經(jīng)濟(jì)性。下邊針對(duì)行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，經(jīng)濟(jì)政策和企業(yè)優(yōu)勢(shì)分別介紹本案立項(xiàng)依據(jù)。行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)依據(jù)單一空氣源熱泵、單一太陽(yáng)能熱泵及多換熱器切換式太陽(yáng)能-空氣雙熱源熱泵優(yōu)缺點(diǎn)，提出了一個(gè)新型太陽(yáng)能-空氣復(fù)合熱源熱泵系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)空氣、太陽(yáng)能兩種可再生能源綜合利用和優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，尤其適合中國(guó)嚴(yán)寒地域城鎮(zhèn)別墅住宅和鄉(xiāng)村獨(dú)立住宅空調(diào)采暖及衛(wèi)生熱水需求，對(duì)改善城市生態(tài)環(huán)境，引領(lǐng)新農(nóng)村住宅環(huán)境建設(shè)，提供了一個(gè)可行技術(shù)方案。伴隨國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，中國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)步伐日益加緊?！秶?guó)家中長(zhǎng)久科學(xué)和技術(shù)發(fā)展計(jì)劃綱要（-）》和《國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年計(jì)劃綱要》提出提升住宅功效和質(zhì)量，節(jié)省有限資源，改善生態(tài)環(huán)境，引導(dǎo)城鎮(zhèn)健康發(fā)展。既能滿(mǎn)足社會(huì)和心理需要，又含有良好生活環(huán)境和舒適度較高居住建筑，已成為大家追求和夢(mèng)想實(shí)現(xiàn)愿望。本案為滿(mǎn)足各類(lèi)建筑空調(diào)采暖需求提供了一個(gè)新技術(shù)方法，尤其適用用城市別墅和農(nóng)村獨(dú)立住宅，可實(shí)現(xiàn)提升城鎮(zhèn)建筑生活環(huán)境和舒適度，引領(lǐng)城鎮(zhèn)化建設(shè)發(fā)展。空氣源熱泵即是以空氣為熱源，能夠以較低能量消耗，實(shí)現(xiàn)把低品位熱能輸送至高端熱能功效，能大量利用自然資源和余熱資源中熱量，有效降低了輸入能很好地滿(mǎn)足了冬季采暖要求。含有安裝使用方便、能量利用效率高、降低溫室效應(yīng)、環(huán)境保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。然而，空氣源熱泵應(yīng)用于嚴(yán)寒地域冬季制熱時(shí)，伴隨室外環(huán)境溫度降低，制冷劑吸氣比容增大，使得機(jī)組吸氣量伴隨外溫降低快速下降，機(jī)組制熱量也對(duì)應(yīng)按百分比下降，而且伴隨室外環(huán)境溫度降低，吸氣壓力降低,壓縮機(jī)壓比增大，機(jī)組壓力比嚴(yán)重偏離最優(yōu)值，系統(tǒng)壓縮過(guò)程嚴(yán)重偏離正常壓縮過(guò)程，造成機(jī)組排氣溫度急劇上升。壓縮比增大造成壓縮機(jī)輸氣系數(shù)輸氣量及效率下降，同時(shí)壓縮機(jī)排氣溫度過(guò)高,使?jié)櫥驼扯燃眲∠陆?，影響壓縮機(jī)潤(rùn)滑。壓縮比過(guò)大使得熱泵在北方最嚴(yán)寒時(shí)候無(wú)法正常運(yùn)行，壓縮機(jī)排氣溫度超溫，系統(tǒng)頻繁啟停，無(wú)法正常工作，阻礙了空氣源熱泵產(chǎn)品在北方嚴(yán)寒地域推廣應(yīng)用。《國(guó)家中長(zhǎng)久科學(xué)和技術(shù)發(fā)展計(jì)劃綱要》將太陽(yáng)能建筑一體化技術(shù)做為建筑節(jié)能關(guān)鍵路徑之一，努力爭(zhēng)取使可再生能源在建筑中應(yīng)用得到發(fā)展。不過(guò)，現(xiàn)在太陽(yáng)能熱利用在建筑中應(yīng)用關(guān)鍵以太陽(yáng)能生活熱水為主，將太陽(yáng)能應(yīng)用于能耗較大建筑采暖仍然受到技術(shù)和投資較大等方面制約。冬季采暖需要較大熱量，但冬季太陽(yáng)能輻照量又相對(duì)較小，如直接將一般太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)用于太陽(yáng)能采暖，需要幾倍于太陽(yáng)能生活熱水集熱面積，即使根據(jù)太陽(yáng)能確保率進(jìn)行設(shè)計(jì)，太陽(yáng)能集熱設(shè)備初投資較高，設(shè)備回收期長(zhǎng)，且因?yàn)槎咎?yáng)能輻照情況較差，難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)可靠供暖運(yùn)行，且建筑屋面面積也難以滿(mǎn)足太陽(yáng)能集熱設(shè)備安裝需要?，F(xiàn)在太陽(yáng)能直接采暖僅在太陽(yáng)能資源豐富地域小型建筑中進(jìn)行小規(guī)模示范應(yīng)用，難以實(shí)現(xiàn)在城市建筑采暖中大規(guī)模應(yīng)用。在一樣環(huán)境溫度下，降低集熱器進(jìn)口溫度能夠提升集熱效率，所以，采取低溫太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)作為空氣源熱泵輔助熱源，能夠有效提升空氣源熱泵蒸發(fā)溫度，實(shí)現(xiàn)空氣源熱泵全天候連續(xù)、高效供暖運(yùn)行，同時(shí)還可提升集熱效率，大大降低所需要太陽(yáng)能集熱設(shè)備安裝面積。所以集合兩種方法，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)是提升經(jīng)濟(jì)性有效路徑。中央經(jīng)濟(jì)政策國(guó)家主席習(xí)近平在6月13日主持召開(kāi)中央財(cái)經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第六次會(huì)議，在講話(huà)中指出：經(jīng)過(guò)長(zhǎng)久發(fā)展，中國(guó)已成為世界上最大能源生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，面臨著能源需求壓力巨大、能源供給制約較多、能源生產(chǎn)和消費(fèi)對(duì)生態(tài)環(huán)境損害嚴(yán)重、能源技術(shù)水平總體落后等挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)能源使用方法，嚴(yán)重污染空氣，也是造成現(xiàn)今各大城市“霧霾”天氣關(guān)鍵原因之一?？諝饽苁且粋€(gè)朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，空氣無(wú)處不在，其高效、清潔是很多有機(jī)能源所不能及，空氣能熱泵涵蓋面很廣泛，如采暖領(lǐng)域、烘干領(lǐng)域、高溫領(lǐng)域、熱水領(lǐng)域等幾大領(lǐng)域。

從采暖方面，據(jù)工信部統(tǒng)計(jì)，截止，工業(yè)鍋爐達(dá)成了62.4萬(wàn)臺(tái)，年能源消耗量大約在6.4億噸標(biāo)煤，占全國(guó)能源消費(fèi)總量18%。北京地方計(jì)劃顯示，到底，京津冀和山東省壓減煤炭消費(fèi)總量8,300萬(wàn)噸。到時(shí)，前期集中供熱小區(qū)采暖、新開(kāi)發(fā)小區(qū)采暖等相關(guān)問(wèn)題成為政府首先處理民生問(wèn)題。還面臨天然氣等有機(jī)能源漲價(jià)、新型城鎮(zhèn)化建設(shè)等突出問(wèn)題，到時(shí)，集中供熱小區(qū)采暖、新開(kāi)發(fā)小區(qū)采暖、燃煤鍋爐改造等相關(guān)問(wèn)題成為政府首先處理民生問(wèn)題，清潔能源替換燃煤、燃油鍋爐是大勢(shì)所趨?；旌咸?yáng)能和空氣源熱泵從熱水領(lǐng)域，可替換全部傳統(tǒng)熱水設(shè)備，通常有用熱水場(chǎng)所全部能夠應(yīng)用。總而言之，混合太陽(yáng)能和空氣源熱泵應(yīng)用，綜合了應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在北方光照資源豐富地域和偏遠(yuǎn)熱力供給匱乏地域，需求旺盛，前景寬廣，這也將成為中國(guó)乃至全球矚目標(biāo)新星，是為節(jié)能環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)。系統(tǒng)原理空氣源熱泵熱水器是一個(gè)高效集熱并轉(zhuǎn)移熱量裝置，由壓縮機(jī)、電子膨脹閥、干燥過(guò)濾器、四通閥、蒸發(fā)器、冷凝器、風(fēng)機(jī)等關(guān)鍵部件組成用。

空氣源熱泵利用了逆卡諾原理，由電能驅(qū)動(dòng)熱泵中壓縮機(jī)從蒸發(fā)器中吸入低溫低壓氣體制冷劑，經(jīng)過(guò)做功將制冷劑壓縮成高溫高壓氣體，然后進(jìn)入冷凝器和水交換熱量，在冷凝器中被冷凝成低溫液體而釋放出大量熱量，水吸收其釋放出熱量而溫度不停上升。被冷凝高壓低溫液體經(jīng)膨脹閥節(jié)流降壓后，在蒸發(fā)器中經(jīng)過(guò)風(fēng)扇作用，吸收周?chē)諝鉄崃繌亩鴵]發(fā)成低壓氣體，又被吸入壓縮機(jī)中壓縮，這么反復(fù)循環(huán)，從而取得55℃以上熱水。太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)由太陽(yáng)能集熱器、貯水箱、管道、控制設(shè)備四部分組成，是利用太陽(yáng)輻射能加熱水裝置。太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)指利用傳熱工質(zhì)內(nèi)部溫度梯度產(chǎn)生密度差所形成自然對(duì)流進(jìn)行循環(huán)熱水系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且不需要附加動(dòng)力，在自然循環(huán)中，貯水箱置于太陽(yáng)能集熱器上方，是為了確保必需熱虹吸壓頭，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程是：水經(jīng)過(guò)太陽(yáng)能集熱器時(shí)，吸搜集熱器所吸收太陽(yáng)輻射能后，溫度則升高，升溫后熱水經(jīng)過(guò)上循環(huán)管進(jìn)入貯水箱上部，同時(shí)，水箱底部冷水經(jīng)過(guò)下循環(huán)管流入集熱器，如此形成循環(huán)。運(yùn)行一段時(shí)間以后，貯水箱中水溫就會(huì)分層，上層水溫達(dá)成送水溫度。在用水同時(shí)，補(bǔ)水箱給貯熱水箱底部補(bǔ)送冷水，貯水箱中上層熱水則被頂出使用。浮球閥控制補(bǔ)水箱水位。圖1空氣源熱泵運(yùn)行原理圖圖2太陽(yáng)能和空氣源熱泵結(jié)合運(yùn)行原理圖負(fù)荷計(jì)算項(xiàng)目概況本項(xiàng)目為鄭州市1萬(wàn)平米居住建筑供暖。鄭州室外采暖計(jì)算溫度-5℃，供暖時(shí)間為120天。熱指標(biāo)45w，預(yù)采取空氣源熱泵和太陽(yáng)能真空管相結(jié)合形式進(jìn)行供暖。負(fù)荷計(jì)算表1.熱負(fù)荷計(jì)算表時(shí)間負(fù)荷（kw）溫度負(fù)荷系數(shù)（%）熱負(fù)荷（kwh）00:00-01:00450-465%292.501:00-02:00450-465%292.502:00-03:00450-465%292.503:00-04:00450-465%292.504:00-05:00450-5100%45005:00-06:00450-5100%45006:00-07:00450-5100%45007:00-08:00450-465%292.508:00-09:00450-469%310.509:00-10:00450-367%301.510:00-11:00450-265%292.511:00-12:00450-265%292.512:00-13:00450-163%283.513:00-14:00450-163%283.514:00-15:00450159%265.515:00-16:00450159%265.516:00-17:00450257%256.517:00-18:00450257%256.518:00-19:00450257%256.519:00-20:00450257%256.520:00-21:00450155%247.521:00-22:00450155%247.522:00-23:00450-159%265.523:00-24:00450-261%274.5采暖全天累計(jì)熱負(fù)荷24

小時(shí)7168.5設(shè)備選型需要供暖負(fù)荷7168.5kwh，功率為299kw，計(jì)算得需要50kw空氣源熱泵6臺(tái)。設(shè)備表以下：表2.設(shè)備表設(shè)備名稱(chēng)參數(shù)數(shù)量單價(jià)/萬(wàn)元總價(jià)/萬(wàn)元空氣源熱泵能效2.5；供熱功率50kw；輸入功率20kw6臺(tái)3.722.2太陽(yáng)能集熱器（可選）300w/m333m0.133.3移動(dòng)儲(chǔ)熱罐（可選）3kw/立方35立方0.155.25管網(wǎng)0.15元/w5水泵0.15元/w5換熱器3水箱2500元/立方1軟水1加藥1控制0.15元/w5安裝5地暖（可選）70元/平70表3.初始投資分析表初始投資初始投資地暖安裝70萬(wàn)空氣源熱泵22.2萬(wàn)；假如應(yīng)用移動(dòng)儲(chǔ)熱或太陽(yáng)能則為14.8萬(wàn)太陽(yáng)能集熱器33.3萬(wàn)移動(dòng)儲(chǔ)熱罐5.25萬(wàn)（未考慮運(yùn)輸成本）附件及安裝26萬(wàn)初始投資：空氣源熱泵系統(tǒng)：48.2萬(wàn)；48.2元/平空氣源熱泵加太陽(yáng)能：74.1萬(wàn)；74.1元/平空氣源熱泵加移動(dòng)儲(chǔ)熱罐：46.05萬(wàn)；46.05元/平空氣源熱泵加地暖安裝：118.2萬(wàn)；118.2元/平經(jīng)濟(jì)性分析運(yùn)行費(fèi)用空氣源熱泵輸入總功率為120kw。水泵功率根據(jù)供暖總功率2%計(jì)算為6kw。耗電總功率為126kw。根據(jù)電價(jià)為0.56元/度。系統(tǒng)每十二個(gè)月耗電費(fèi)用為126X0.56X120X24X0.4=81285元，即供暖耗電費(fèi)用為8.1元/平米/年。運(yùn)行管理費(fèi)根據(jù)每十二個(gè)月6萬(wàn)元計(jì)算得每十二個(gè)月運(yùn)行費(fèi)用為8.1+6=14.1萬(wàn)元。投資回收年限開(kāi)口費(fèi)收取45元/平，共45萬(wàn)元，初始投資48.2萬(wàn)元，取暖費(fèi)22元/平/年?；?/p>