隨著熱泵技術(shù)的不斷發(fā)展和日新月異,空氣源熱泵在-15℃乃至-25℃的室外環(huán)境溫度下實現(xiàn)制熱運行的主要技術(shù)問題已經(jīng)解決,但是,以較高的熱能輸出溫度運行在技術(shù)以及運行經(jīng)濟(jì)性方面仍是難題,因此采用低溫輻射采暖末端系統(tǒng),可以使熱泵節(jié)能的優(yōu)勢得到更好的發(fā)揮。
空氣源熱泵的制熱量和性能系數(shù)受環(huán)境溫度影響明顯,一直是制約我國熱泵采暖熱水行業(yè)發(fā)展的主要技術(shù)問題。
制約我國熱泵采暖熱水行業(yè)發(fā)展的主要技術(shù)問題
導(dǎo)致這類問題的主要原因:
1.采暖系統(tǒng)應(yīng)用人員對熱泵性能不了解,沒有充分考慮低溫運行條件下熱泵的性能以及采暖負(fù)荷的變化,機(jī)組選型偏小。一方面采暖系統(tǒng)設(shè)計人員沒有注意到空氣源熱泵的制熱量隨環(huán)境空氣溫度的下降而減小,按以往采用氣采暖熱水爐等熱源裝置的方式考慮熱源裝置的容量;另一方面,市場上信息比較混亂,空氣源熱泵熱水機(jī)的額定制熱能力按20℃環(huán)境溫度考慮,而典型的熱泵采暖運行環(huán)境溫度為7℃,兩個測試條件的差異就導(dǎo)致30%左右的熱量差異,此外,環(huán)境溫度為-7℃熱泵的制熱能力約為環(huán)境溫度為7℃的55%,與此同時,住宅的采暖負(fù)荷則隨環(huán)境溫度的下降而增加,若系統(tǒng)設(shè)計人員對這些問題認(rèn)識不足,就會導(dǎo)致熱泵采暖效果不良。
2.熱泵制造企業(yè)未掌握熱泵冬季制熱設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù),技術(shù)措施不當(dāng),其后果不僅導(dǎo)致冬季制熱性能不良,而且壓縮機(jī)容易損壞。以前在家用空調(diào)制造行業(yè),冬季壓縮機(jī)燒毀現(xiàn)象是一個突出問題,隨著產(chǎn)業(yè)集中度的提高,產(chǎn)往大企業(yè)集中,設(shè)計錯誤導(dǎo)致壓縮機(jī)冬季燒毀的情況在房間空調(diào)器制造行業(yè)基本消失,但是由于近年來大量中小企業(yè)進(jìn)入熱泵熱水器制造行業(yè),同樣的問題成為熱泵熱水器行業(yè)的突出問題,以至于在我國市場上出現(xiàn)了熱泵熱水器專用壓縮機(jī)。必須指出,類似的熱泵產(chǎn)品在日本已經(jīng)出現(xiàn)30年,而且這類產(chǎn)品在日本的市場保有量大約為我國的100倍,而在日本這類問題并沒有發(fā)生。由此可見,問題不在于這類產(chǎn)品的技術(shù)合理性,而在于個別企業(yè)的設(shè)計不當(dāng)。
3.未采用壓縮機(jī)調(diào)速技術(shù),以及一些諸如補(bǔ)氣等方法,一味依賴輔助熱源。在冬季利用輔助熱源解決熱泵供熱量不足問題,是在熱泵應(yīng)用早期的無奈之舉,隨著壓縮機(jī)變?nèi)萘考夹g(shù)以及補(bǔ)氣技術(shù)的應(yīng)用,空氣源熱泵在冬季對輔助熱源的依賴逐步減少。
多熱源采暖方式
住宅采暖和衛(wèi)生熱水的能耗在一些地區(qū)可能占家庭能源費用支出的2/3左右,因此隨著全球節(jié)能和環(huán)保形勢的發(fā)展,家庭熱能供應(yīng)系統(tǒng)的節(jié)能問題成為關(guān)注的焦點。在我國多項目涉及多能源集成應(yīng)用產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)近年相繼發(fā)布;在歐洲,由于相關(guān)節(jié)能指令的實施,使用單一能源的電熱水器和燃?xì)鉄崴鞯牟膳療崴髦鸩奖患商柲軣崴b置或熱泵熱水裝置的組合型熱水系統(tǒng)取代;在北美、日本等地,類似的變化已經(jīng)越來越廣泛地影響全社會。
不同類型的能源的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性存在差異,因此,雖然能源之間通常可以適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換相互替代,但是,兩種具有相近的功能而技術(shù)經(jīng)濟(jì)性差異較大的能源,如果能夠合理地進(jìn)行集成,將獲得優(yōu)于兩種能源獨立使用的效果。例如,電熱過程是將電能轉(zhuǎn)換為熱能的過程,從一次能源利用效率的角度衡量,能源利用效率較低。但是,電熱過程易于控制、調(diào)節(jié),電熱元件結(jié)構(gòu)簡單、緊湊,以及制造成本低廉是電熱技術(shù)突出的優(yōu)勢。又如,太陽能熱利用過程受氣象條件制約明顯,日照條件不良會不同程度影響輸出熱水的溫度,同時還存在冬季水溫持續(xù)偏低的難題,采用集成電加熱措施,利用電加熱元件能夠以緊湊的結(jié)構(gòu)和低廉的購置費用,獲得彌補(bǔ)日照條件不良以及冬季運行對太陽能熱利用過程水溫影響的效果,而且運行穩(wěn)定、可靠。若電熱元件的功能被電動空氣源熱泵替代,用于補(bǔ)充熱能所消耗的電能將減少2/3左右。
近年住宅多能源集成供暖已經(jīng)成為家庭能源利用技術(shù)發(fā)展趨勢。多能源集成熱水和采暖系統(tǒng)的基本特征是可以集成太陽能熱利用裝置、熱泵裝置和燃?xì)饧訜嵫b置,提供衛(wèi)生熱水和采暖熱水,也可以根據(jù)用戶的需要擴(kuò)展空調(diào)制冷功能和熱回收功能等,并可以集成住宅新風(fēng)系統(tǒng)等裝置,同時配備循環(huán)系統(tǒng)、末端裝置以及監(jiān)控系統(tǒng)。其中,生活熱水系統(tǒng)僅具備滿足生活熱水供應(yīng)需求的功能。
空氣源熱泵輔助加熱太陽能采暖方式,是根據(jù)太陽能熱水器具有良好的節(jié)能特性,但是其供熱能力受日照條件影響很大的特點,在日照良好時利用太陽能作為熱源部分取代空氣源熱泵的負(fù)荷;燃?xì)廨o助加熱空氣源熱泵采暖方式,是利用燃?xì)鉄崴鞯氖褂眯阅芑静皇軞庀笠蛩睾褪彝鉁囟鹊挠绊懀谴嬖谶\行費用較高和排除空氣污染物的問題??諝庠礋岜门c燃?xì)獠膳癄t組合的意義在于,在室外環(huán)境溫度較低時,采用氟碳類制冷劑的空氣源熱泵機(jī)組的制熱性能衰減情況明顯,而燃?xì)獠膳癄t運行穩(wěn)定,所以,用燃?xì)獠膳癄t與太陽能熱水器組合,系統(tǒng)相對簡單而且成本較低。
空氣源熱泵采暖最有利的末端系統(tǒng)形式是地板低溫輻射;目前空氣源熱泵采暖存在的冬季制熱量不足、可靠性等問題,主要是對熱泵技術(shù)的理解和運用不當(dāng)所致,并非空氣源熱泵技術(shù)自身的局限;采用多熱源集成運行方式,可以改善供暖熱源的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。
空氣源熱泵用于住宅采暖在國內(nèi)外已經(jīng)積累多年的經(jīng)驗,不過,在我國利用空氣源熱泵熱水機(jī)組用于住宅采暖時間不長,需要熱泵產(chǎn)品制造企業(yè)以及采暖系統(tǒng)設(shè)計、施工企業(yè)共同努力探索符合我國住宅集中采暖的技術(shù)規(guī)范。空氣源熱泵具備在我國廣泛地區(qū)作為住宅采暖熱源的條件,因而,住宅采暖領(lǐng)域應(yīng)重視空氣源熱泵熱水機(jī)組作為住宅集中采暖熱源而對行業(yè)產(chǎn)生的深遠(yuǎn)影響。





