北方地区空气源热泵供暖的工程应用探讨.pdfVIP

北方地区空气源热泵供暖的工程应用探讨 1 2 王珂 王强 1 2 ( 山东建筑大学热能工程学院, 山东建筑大学热能工程学院) 摘要：空气源热泵是以室外空气为热源的热泵型整体式空调装置，利用逆卡诺循环，以少量 的电能将空气中大量的低温热能转变为高温热能以供利用。因其安装方便，适应范围广，在 供热条件局限性地区，其得到广泛的应用。通过对淄博博山区吉光社区空气源热泵采暖项目 的运行实测，可以得知，采用空气源热泵采暖，既能保证环保、安全，也能满足室内温度要 求。通过与燃气的经济性对比，可以知道，在国家煤改电与保护环境绿色取暖的提倡下，空 气源热泵采暖有很大的优势与巨大的发展空间。 关键词： 供暖；热负荷；空气源热泵 0 引言 近年来，环境污染、冬季雾霾现象频发，困扰着我国社会与经济的发展，对于民生来说 也是一个严峻的问题。我国北方冬季供暖，主要以燃煤锅炉、燃气锅炉和热电联供为主要热 源。其中煤炭燃烧所造成的污染，是冬季雾霾的重要原因之一，燃气锅炉排放大量的可二次 生成PM2.5 的氮氧化合物和大量水蒸气，对雾霾生成也有重要原因。热电联供在冬季如果要 确保供热，那么其工作状态要远离最佳热电比，又因为集中供暖管网建设速度跟不上城市的 建设速度，每年冬季供暖的保障已经成为各级政府面临的一道难题。 空气源热泵，特别是能在低温环境下运行的低环温空气源热泵，除了高效节能、安装 方便、管理智能外，其冬季运行成本也相对较低，适应范围广。与直接燃煤供暖相比，其碳 排放和PM2.5 的污染大幅降低。而且空气源热泵的大规模使用，还可以为风电和光电等绿色 电力腾出足够的应用空间，缓解电力产能过剩，又可作为冷热联供的有效调峰工具，还可以 凝结周边环境中大量的水蒸气，对于削减天然气锅炉排放的水蒸气也有帮助。总之，超低温 空气源热泵将成为北方供暖热源的有效补充，未来它将成为我国北方供暖热源的重要组成部 分。 1 项目概况 1.1 建筑基本情况 本项目为吉光社区 18#住宅楼建筑单体采暖项目，建筑位于山东省淄博市博山区，属于 寒冷地区，冬季供暖时间为120 天，11 月15 号到来年的3 月15 号。总建筑面积为5966.91 ㎡ ，建筑高度为20.5m，其中包括地下一层为储藏室，地上七层：一层为车库，二-七层为 住宅 。室内末端为地板辐射采暖，为保温建筑，供暖区域为二-七层，供暖面积约为4645.08 ㎡。 1.2 设计参数 表1：室外设计参数 项目 供暖室外设计温度 冬季空调室外计算温度 室外平均风速 室外计算相对湿度 大气压力 数值 -7.4℃ -10.3℃ 2.7m/s 61% 102.26KPa 表2：室内设计参数 项目 供暖室内设计温度 自然通风换气 室内风速 数值 18℃ 0.2 次/h 0.2m/s 2 负荷分析 本方案采用trnsys 软件对建筑的整年8760 个小时的采暖逐时热负荷进行了模拟计算， 其中采暖季开启制热状态进行逐时热负荷计算，非采暖季关闭制热状态不进行热负荷计算。 考虑博山区与济南市接壤，方案采用了2000-2009 年济南市的气象数据。在建模过程中对建 筑做了一定简化，模拟的供热面积4645.08 ㎡。模拟所得结果如图所示： 图1：吉光社区全年逐时热负荷模拟图 图1 中横轴为时间（0-8760），左纵轴为负荷（W），右纵轴为环境温度（℃）。模拟 数据显示，全年最大热负荷为220.51Kw，热指标为47.5W/㎡，对应环境温度为-10.38℃； 在设计温度-7.4℃下对应的热负荷约为200.24Kw，热指标为43.1W/㎡。计算可得单个供暖 季耗热量为317170.6kwh，即273161308Kcal。 3 运行设计与实测数据 3.1 运行设计 由逐时热负荷模拟分析得出在室外设