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新型取暖方式:空气源热泵+太阳能+水地暖

来源:慧聪家居采暖网 时间:2014-05-21 00:27 点击:作者:admin

 在建筑能耗中,使用能耗约为建筑能耗的15倍左右,而在使用能耗中又以取暖和空调能耗为最高,特别在北方寒冷地区,供暖能耗几乎占总使用能耗的35%。因此,供暖系统的节能是建筑节能减排的一个重要领域。目前我国部分地区采用了可再生资源,如地源热泵技术、水源热泵技术、太阳能热水以及空气源热泵技术,并取得了可观的节能减排的效果。空气源热泵技术可以不受地面环境和地质条件的限制。在我国寒冷地区、夏热冬冷地区许多工程应用实践表明:该项技术在冬季可提供50℃左右的低温热水。

 空气源热泵节能性体现在。它可从室外空气中获取大量大自然的免费资源,并通过电能将其转移到室内。它的节能原理是,使用1份电能,可以同时从室外空气中获取2份以上免费的空气能,能产生3份以上的热能。空气源热泵技术在国内的最新进展是:采用高压腔直流变速压缩机或喷气增焓技术等。这些技术的采用可使低温启动更佳,使运行范围扩大到-20℃,根据室外气温自动调节,可使舒适性和节能性最大化。2008年空气源热泵也和太阳能一样被欧盟指定为可再生能源。进入2000年,随着热泵技术的成熟,在欧洲形成了将热泵技术应用于低温辐射式地板采暖的热潮,至今已经销售几十万套。欧洲EN14511标准就是出台于这种情况下。

 低温热水地面辐射采暖技术的最新进展是:散热效率提高,热媒水温可低于50℃,进回水温差可控制在5℃以内;升温响应时间快,可控性高。如预制沟槽薄型地面辐射采暖,其进水温度35℃;回水温度31.12℃,在空气基准温度20℃的条件下,实验室检测散热量值,可达每平方米100瓦。通过缩小加热管管径,增大加热管网敷设密度。以大流量、小温差、低水温进行辐射供暖。测试数据表明“散热末端温度越低,系统热效率越高,热损失越小。”因此,用该技术与空气源热泵组成采暖系统,是确保该采暖技术节能能效比高的关键技术之一。太阳能热水技术在国内外也取得了新的进展,热效率更高。以往,上述技术通常是各自在建筑节能中发挥作用,互不关联,所以,未能发挥综合效益。现将空气源热泵技术、低温热水辐射地暖,太阳能热水等技术有机的结合起来,优化组合成一个新的建筑采暖(生活热水)系统集成。

 从2011年初开始,北京市建筑工程物资协会组织大专院校、设计科研单位、企业等11家。共同承担了住建部“空气源热泵、太阳能与低温热水地暖组合建筑采暖系统的节能能效研究”科技项目。该课题完成了空气源热泵、太阳能与低温热水地暖及生活热水,不同组合系统技术的优化设计与示范,并在多个工程项目中推广应用。其中在北京市、秦皇岛市、青岛市、上海市、重庆市和长沙市等地的房屋建筑(13项工程)中进行了重点测试。空气源热泵与低温热水地暖的组合系统冬季采暖平均能效比(COP)均超过3.0。具有运行能效高,运行费低的特点。它们完全可以满足华北等寒冷地区,(室外最低气温高于-17℃,建筑采暖室内平均温度保持18℃)的需求,以及华中、华东等冬冷夏热地区冬季采暖的需求。该课题于2012年11月26日通过了住建部科技项目成果验收。

 通过对住宅建筑不同供热方式模拟计算及测试结果显示,不同供热方式的一次能源消耗排序如下:燃煤热电联产供暖方式<低温空气源热泵供暖方式<燃气壁挂炉<大型燃煤锅炉供热方式<区域燃煤锅炉供暖方式<直接电采暖供热方式。经该课题示范项目测试:在华北地区北部,2011年~2012年采暖季,一月份室外平均温度-4℃,最低温度-17℃,采暖室内平均温度保持在18℃。凡达到50%节能设计标准的建筑,冬季采暖+生活热水使用空气源热泵+太阳能的运行费用为每平方米14~16元;使用空气源热泵的为每平方米18~20元。低于其它采暖方式的运行费用。以上电费均是以2012年北京电费标准(0.49元/度)实际发生费用计算。2003年电价调整后如采用峰谷电,费用基本相当。如采用阶梯电价每平方米费用增加4~5元。

 其中课题组在北京市跟踪、测试了十多个项目。例如:北京市区南四环的鸿博家园小区测试项目(该建筑为2011年竣工经适房项目,高层楼板,围护结构按65%节能标准设计)。2011年~2012年采暖季,室外:最低温度-9.8℃,最冷日平均温度-4℃,最冷月平均温度-2.52℃。室内:整个冬季平均温度保持在20℃~22℃。地板采暖供水温度35℃。按采暖季125天,以每户建筑面积平均82平方米计算,采暖总耗电不超过2000度,约为33度/平方米。空气源热泵能效比(COP)在3.2以上。采暖季电费15元/平方米左右。低于同期同户型壁挂炉散热器采暖运行费用。

 北京郊区的几个测试项目中:其中室外温度最低的一个别墅项目,冬季室外平均温度-6.2℃,最低气温-18.8℃。室内平均温度保持在20℃,空气源热泵的COP值仍可达3以上。冬季取暖加生活热水所用电费19.7元/平方米。低于北京市燃气锅炉采暖费。

 北京郊区农村新建和旧房改造项目,采用空气源热泵、太阳能复合热源作为冬季地面辐射采暖和生活热水的热源,取得很好效果。如房山区西白岱村项目测试数据:2011年~2012年采暖季,一月份室外平均温度-4℃,最低温度-17℃,室内平均温度保持在18℃。系统采暖和生活热水总耗电量5367度,制热能效比(COP)3.16,其中太阳能集热器面具16平方米,冬季太阳能制热贡献率占总制热量30%。

 如在太阳能集热器主动式采暖的同时,从结构设计上增加房屋太阳能被动式采暖技术设施,如:加大向阳窗采光面积,安装日落后使用的保暖窗帘(挡板),使用储热材料等,可使太阳能的采暖贡献率超过40%。

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