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热泵技术在北方“煤改电”工程中的应用 与展望 高英博，李德英（北京建筑大学，北京 100044） 摘要：通过对“煤改电”工程的背景和发展现状的总结，和对空气源热泵相对于其他供 热设备的技术性经济性分析，指出了在北方“煤改电”工程中空气源热泵所具有的独特优势。 同时，结合已经完成的“煤改电”工程，分析指出了在下一阶段“煤改电”工程可以应用的 新技术和需要解决的问题。 关键词：“煤改电”工程；热泵技术；供热改造；太阳能供暖 早至2001 年，北京市政府就开始推进了居民供热“煤改清洁能源”工程，也就是习惯 上所说的“煤改电”工程。[1] “煤改电”工程之初，主要采用直热式电供热、蓄热式电供 热等电热设施的直接利用阶段。经过一段时间的实际应用和理论论证后，2017 年起，北京 市全面禁止推广使用直热式电供热设备，限制使用蓄能式电暖器，推广使用能效比（COP 值）较高的空气源热泵、地源热泵和高能效低排放的燃气供热设备。本文结合北方地区 “煤改电”工程的背景及发展现状，分析论述热泵技术在 “煤改电”工程中的优势，并对 未来 “煤改电”工程可应用的新技术做出展望。 1 “煤改电”工程的背景 在我国北方的大片农村地区，居民冬季取暖普遍使用燃煤炉，通过直接燃烧煤炭等化 石燃料，将其中的化学能转化为热能直接加热空气以实现取暖的效果。即便是在条件稍好 的地区，也不过是使用小型燃煤锅炉结合暖气片或地暖等供热末端设备来进行冬季的取 暖。采用这两种方式，都会给我国北方冬季带来严重的空气污染问题，燃煤取暖已经成为 我国北方地区冬季大气污染的一个重要污染源。为治理大气污染，国家在2013 年两会后出 台了“国家大气污染防治规划”，各地区也陆续出台了大气污染防治规划[2] 。北京市于 2014 年3 月1 日出台了“大气污染防治条例”与对应的规划等一系列措施。根据北京市的 大气污染防治规划，在能源结构方面北京市制定了未来到2020 年能源结构调整战略，其中 以“煤改电”工程最为引人注目，引发了全社会的关注。 “煤改电”工程的实质就是放弃北方传统的使用燃煤取暖的冬季采暖方式，转而利用 电设备进行冬季的供热采暖。“煤改电”工程目前经历了两个阶段，即直接利用电热设施取 暖的阶段，和以利用热泵技术为代表的供热阶段。在利用电热设施直接取暖的阶段，虽然 电供热也属于清洁供热，没有污染的问题。但是，电供暖的一次能源利用率低，它以消耗 更多的燃煤为代价来实现清洁供暖的目的，虽然清洁但不节能。同时居民供热的用电量急 剧上升，供热成本高昂，加重了居民的供暖负担。而以热泵技术为代表的第二阶段，在实 现清洁供暖的同时，兼顾了节能，通过较高的供热效率，降低了居民的供暖负担。通过推 动 “煤改电”工程，大大缓解了北方供暖季的空气污染问题，同时也能够显著改善集中居 民区的空气质量。利用热泵技术，“煤改电”工程在实现显著的节能减排效果的同时，也保 证了北方居民的生活质量，因此具有广阔的发展前景。 作者简介：高英博，男，1994 年3 月，北京建筑大学，读研究生，电话邮箱： 136725640@ 2 “煤改电”工程的发展现状 随着2013 年 “国家大气污染防治规划”的出台，各省市地区也陆续出台了大气污染防 治规划，并建立了 “煤改电”工程试点，从而实现利用电供暖设备逐步替代传统燃煤设备 的目标。截止到2017 年，我国北方冬季供热的“煤改电”工程已经得到了北京、天津、河 北、河南、山东、山西等15 个省份的明文支持。其中尤其是在北京地区，冬季供热 “煤改 电”工程已经进入了收尾期，并达到了良好的预期效果。根据中国环境保护部的数据， 2017 年北京市的空气质量达标天数相较2013 年增加了50 天[3]，重污染天数减少了33 天。整个京津冀地区的空气质量也取得了明显的改善，2017 年京津冀PM2.5 平均浓度为64 微克每立方米，相较于2013 年下降了39.6％。可以看出，利用热泵技术的“煤改电”工 程较好的实现了清洁供热的政策预期，可尽快在更多的适宜地区加以推广应用。 3 热泵技术在“煤改电”工程中的优势 3.1热泵技术的原理 热泵是一种能够在较低温度下利用蕴含在自然中的大量能源，并将其转化到较高温 度，从而向用户提供有用热量的装置。其本质上是一种热量提升装置。热泵通常是先从自 然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过压缩机或发生器做功，然后再向人们提供 可被利用的高品位热能。热泵具