1、2023年第3期中图分类号：TQ172.6文献标志码：B文章编号：1007-0389（2023）03-34-02【DOI】10.13697/ki.32-1449/tu.2023.03.011超低环境温度空气源热泵应用分析高剑文，殷东良中国中材国际工程股份有限公司（南京），江苏 南京 2111000前言近代科技和工业的飞速发展，加速了对于我们所熟知的各类不可再生资源的消耗。我国虽为能源大国，但是人均能源却严重不足，所以能源成为了限制我国经济发展的一个很大的阻碍，能源的过渡开采，也给我国带来了一系列的环境问题。据统计，建筑类能耗占总能耗的33%，其中室内采暖、室内空调更是占建筑类能耗的60%左右，
2、寻求一种源源不断的能源对于这类问题的解决很是关键。空气虽然是一种低位能，但是它取之不尽用之不竭，因此，超低环温空气源热泵机组将是北方采暖较理想的热源。本文从经济性角度以及其他方面论述超低环境温度空气源热泵机组的优越性。1各类热源对比（1）燃煤采暖热源。燃煤采暖热源消耗煤炭这一类不可再生资源，产生废气废物，需要配备若干锅炉操作工人，费时费力，人工成本也很高，已经逐渐被淘汰。（2）燃油、燃气热源。燃油、燃气热源消耗天然气、柴油等能源，相对煤增加大量成本。（3）电锅炉。电锅炉无需消耗能源，只需要消耗大量电能，不符合国家节能标准要求。（4）超低环温空气源热泵热源。超低环温空气源热泵热源无需消耗煤炭、天
3、然气等能源，只需要消耗少量电量，也没有废弃废物产生。2超低环境温度空气源热泵的原理及特点（1）超低环温空气源热泵系统应用了高水平机械化控制手段，设备的启动和停止可以自主控制，出现故障和异常设备也可以自行停止工作，并通过电气控制反馈回中控，减少了很大一部分的人力投入；锅炉操作工属于专业工种，需特殊培训，也减少了这部分投入。（2）超低环温空气源热泵系统只使用电力，对于其他能源并无消耗，所以不需要考虑柴油、煤炭、燃气等的危险性，也没必要考虑煤炭、石油、天然气等的储存空间要求，解决了潜在的安全风险，系统运行过程中也没有温室气体、有害气体、颗粒物等污染物的排放，对于环境保护有着重大意义。（3）维修量低，
4、系统使用寿命较长。超低环境温度空气源热泵系统是在低温、常压的工况下工作而燃煤、燃油锅炉（高温、高压）会产生跑冒、滴、漏和管路结垢等，故障率较高，并且需要每年中、小修一次，35年一次大修，1015年报废更新。超低环温空气源热泵系统大多数设备运行平稳，维修量较低，使用寿命较长，节省了维修资金。（4）空气源热泵具有资源丰富、减少污染、保护环境、运行无潜在危险、效率高、节约能源等特点。空气是一种低位热源，该能源的获取、产生都是免费的且不需要额外工序，可用的空气是无穷无尽的，不用担心能源枯竭的问题，此设备较其他的供热设备而言，不管是现场施工还是后续运行，都是便捷的，很大程度上应用了低位能源，节省了高位能
5、源。（5）刚刚建成的新项目的效果一般是比较好的，节能效果比较明显，随着此类热泵技术的不断突破与进步，现场施工更贴近于设计初衷，此类技术的实际应用也会逐步完善。3超低环境温度空气源热泵的应用以某项目为例，本项目位于西藏自治区下辖地级市日喀则，位于青藏高原西南部，气候环境恶劣，地势险峻，海拔高，平均4000m以上，空气稀薄，气压低，昼夜温差很大。结合项目实际情况，水泥厂选址位置一般都比较偏僻，远离市区，所以很难接入市政燃气或者系统供热；因为选址位置偏僻，故油罐车、原煤运输等方式的费用比较高，加上国内环保措施的严格落实，国家清洁能源政策的持续推进，传统的燃煤锅炉、燃油锅炉采暖热源已不能使用了；由于昼
6、夜温差大以及太阳出现时长的不足，故太阳能供热并不能满足本项目采暖供热的需要；全部采用电加热的方式来满足本项目房间内温度相对稳定的要求，将消耗大量的能源；最终本项目选择了采用超低环温空气源热泵作为本项目的热源，能源方面取之不尽，也不需要专门安排人员对本区域进行实时操作及监管，仅需定期巡检即可。生产技术高剑文，等：超低环境温度空气源热泵应用分析-342023年第3期本系统原理图见图 1，系统简洁，现场操作方便，两台超低环温热泵串联，出口热水一起汇合到总管路，经过过滤器（设置旁通管，用于检修情况应急使用），接入用户端；回水端汇合后，经过配有旁通管的过滤器、采暖循环泵，回到超低环温热泵机组，完成一个循
7、环，其中循环泵接有自动软水补水模块，及时给系统补充充足的软水，保证水路的平衡。用户端结合业主要求以及项目的实际情况，采用散热器对室内进行采暖。在超低环温热泵跟用户端之间，接有电辅热器，在极端情况下，即热泵提供的供水温度达不到要求时，应急开启，保证了任何情况下室内温度的舒适。超低温空气源机图1系统原理图结合本项目的中控数据，比较各类热源的经济指标，见表1。（1）超低环温空气源热泵机组设备功率为 30kW/台，共 2台，热值为 750000kJ，一天按照 24h工作时间，一年按照136天（参照拉萨市供热天数计）。燃煤锅炉输出能量与输入电能之比即COP数值很低，一般只有0.30.7，取值为0.5；空
8、气源热泵COP一般在35之间，平均可达到3以上，取值为3；燃气、燃油锅炉COP一般在0.60.8，取值为0.7；而传统电热水锅炉的能效比COP不大于0.9，取值为0.9。（2）每小时消耗总量计算。以天然气为例，7500000热值能效比=750000360000.9=23m3；电：以天然气为例，60 kWhCOP（超低环温空气源热泵）COP（天然气）=6030.7=257 kWh。（3）天然气、煤、柴油、电费用计算。以天然气为例：23241363.8=285 273元。由此可见，超低环温空气源热泵运行费用为156 672 元，仅为燃气锅炉的 16.38%，燃煤锅炉的18.29%，燃油锅炉的13.
9、24%，用电锅炉的28.57%。4结语超低环温空气源热泵作为一种资源丰富、污染极少、保护环境、运行无潜在危险、效率高、节约能源的采暖方式，符合西藏能源匮乏紧缺的实际状况、温度极端严寒干燥的气候特点和现场系统运行环境恶劣的要求。通过各项对比，使我们了解到一种采用超低环源热泵进行采暖设计的较理想的解决方案，实现节能减排，减少废气排放，保护环境。相信以后锅炉类型能源类型热值能效比COP燃料价格消耗总量/h运行费用运行总费用/元燃气锅炉天然气36000kJ/m390%3.8元/m323 m3285 273956 351电0.7257kWh671 078燃煤锅炉煤16750kJ/kg60%0.3元/kg
10、75 kg73 440856 800电0.5300kWh783 360燃油锅炉柴油42700kJ/kg90%8元/kg19.6 kg512 0001 183 078电0.7257kWh671 078用电锅炉电3770kJ/kWh95%0.90.8元/kWh200kWh522240548352超低环温空气源热泵电12560kJ/kWh130.8元/kWh60kWh156672156672表1各类热源经济学指标超低环温空气源热泵会越来越得到认可，获得更多的应用场景。参考文献1 李柳强.燃油锅炉热效率及影响因素分析J.节能技术，2011，29（2）:134-136，142.2 建兵史.燃气锅炉效率影响因素研究与探讨J.中国化工贸易，2013，5（9）:96.3 金洪文，孙 妍，马 喆，等.超低温空气源热泵在严寒地区供暖应用研究J.哈尔滨商业大学学报（自然科学版），2017，33（6）:728-731，743.4 杨景洋，梁思源，彭泽焓，等.严寒地区空气源热泵供暖运行性能研究J.制冷与空调，2020，20（10）:73-77.（编辑：于欢）（收稿日期：2022-03-30）生产技术高剑文，等：超低环境温度空气源热泵应用分析-35
