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空气能热泵在高原寒冷地区能用吗?

空气能热泵在高原寒冷地区能用吗?

高原寒冷地区空气能热泵的应用已经得到了证实。空气源热泵以室外环境空气作为冷热源进行制冷供热,通过电能驱动制冷工质热力循环,把空气中低位热能转换成高位热能,满足建筑物空气调节的需求。空气源热泵广泛应用于办公楼、宾馆、厂房和各类住宅等建筑,我国空气源热泵机组占建筑空调45%以上。

空气源热泵机组部分负荷率为45%~70%,机组性能系数较高;部分负荷率低于45%或大于70%时,机组性能系数下降幅度较大。因此,应采用机组台数调节,使热泵机组处于全负荷或具有较高性能系数的部分负荷率工作状态,有利于发挥热泵机组的负荷性能,达到提高热泵系统性能系数的目的。

在各室外空气温度对应的建筑热负荷下均存在一个最优的空气源热泵机组运行配置方案,在满足建筑供热需求的前提下使热泵系统输入功率及能耗达到最小。此时,不同配置方案会导致实际运行效果不能满足负荷需求,应考虑采用设置辅助热源进行补充,常用的辅助热源包括太阳能集热器、电加热器和燃气锅炉供暖等。

空气能热泵+太阳能集热器供暖系统

空气源热泵机组供热系统运行时应设置辅助热源进行补充 ,常用的辅助热源包括太 阳能集热器 、电加热设备 、燃气锅炉供暖等。高原地 区太 阳能资源非常丰富,太 阳能供暖系统环保效益和节能效益好 。但 由于建筑屋顶及周边面积和系统初投资的限制 ,无法大面积布置太 阳能集热器 ,不能充分利用太阳能供暖。仅考虑将太 阳能作为空气 源热泵供 暖系统的辅助热源 ,空气源热泵制热量在室外温度较低时明显下降 ,此时太 阳辐射量也减小 ,因此需要设置蓄热水箱对太阳辐射热量进行存储 。

 

太阳能集热器主要包括平板集热器 、热管真空管集热器和全玻璃真空管集热器等。其中,由于平板集热器结构简单 、承压能力强 、成本适 中 、运行可靠 ,是使用最广泛的集热器之一。平板集热器在吸收太阳辐射热量后 ,平板内部管道的流体被加热导致密度发生变化 ,产生所谓的“热虹吸”现象 ,使流体流动与供暖系统的热水交换热量 ,通过输配系统将热量送到供暖末端。

电加热设备容易操作控制及调节 ,由于高原地区电力供应主要是水力和地热发电 。以及少部分太 阳能发电 ,所 以均属于可再生能源范畴。随着天然气输气管道的建设 ,天然气资源被引进了高原地区,利用天然气供暖不仅采暖效果良好 ,而且在一定程度上可以缓解环境污染 。

经过研究对比分析,空气源热泵机组十太阳能集热器的能耗明显小于其他方案,比完全采用空气源热泵冷热水机组的能耗低。在太阳辐射量丰富的高原地 区尽量充分利用太阳能供暖以减少 电能和热能消耗 ,然而 ,受到太 阳能集热器安装面积限制以及阴雨天太阳辐射显著下降影响,必须依靠补充其他形式 的热源。空气源热泵机组与太 阳能集热器复合供暖是最优化的选择 ,能够最大限度地利用 可再生能源 .减少 电能和天然气的消耗 。

所以可以得出结论:在高原地 区,采用空气源热泵+太阳能集热器供 暖能耗明显小于其他方案 ,又充分利用可再生能源 。为最优化运行方案;采用单纯空气源热泵机组供暖受到室外低温的影响 ,设备性能显著下降;采用空气源热泵+燃气锅炉供暖 ,节电但不节能 ,一次能源利用率较低 ,节能效益亦低 ;采用空气源热泵+电加热器供 暖,二次能源利用率低 .节能效益亦低。