以空氣為熱泵的熱源在寒冷地區進行采暖是當前研究的熱點[1][2]因為它較之以往的燃煤、燃油、直接用電等取暖方式,在環保、節能、安全使用,甚至經濟等方面有突出的優點,其可推廣性也超過了水源、地源熱泵。北京清華索蘭環能技術研究所,創出了一條新思路,即在改進現有熱泵低溫性能的基礎上,使之與低溫水地板輻射采暖相結合,建立了京、津、青島、武漢等20多個工程試點,經過兩冬的詳測,在保證室內18℃以上的舒適環境及無輔助熱源的前提下,獲得了節能50%以上的可喜結果。
2002年3月28日在北京通過了建設部科技司主持的專家鑒定,達到了“國內首創、國際先進水平”。
二、“索蘭”空氣熱泵的低溫性能及采暖設計要點:
經過中國家用電器研究所檢測所檢測,“索蘭”空氣熱泵有如下表的低溫性能:
表一“索蘭‘”空氣源熱泵的低溫性能:
根據表一,得出以下的設計原則
1、空氣熱泵機組容量的選擇:(用于地板采暖)
機組容量(W)=當地建筑采暖設計負荷(W/m2)×用戶采暖的建筑面積(m2)÷(1-β)×0.85-0.9
2、室外機最好安裝在冬季主導風的背風面,應設遮雪蓬,機組如安裝在平臺上,則底面應抬高至少20cm,以免化霜結凍,機組吸風口距障礙物至少25cm,雙機之間距離至少20cm.
3、地板下埋管的設計
空氣熱泵作為熱源時,供水溫度或供回水平均溫度應盡可能設計得低些,以使機組效率盡可能高,又由于工程實踐證明本機組的供回水溫差較少僅2-3℃,所以,選擇地下埋管時可參照“低溫熱水地板輻射供暖應用技術規程”(DBJ/T01-49-2000)附錄E-1至E-3中平均水溫35℃一欄,按照地板所需散熱量選擇間距,然后,將管道直徑放大到Φ20/16成間距縮小一檔即可。
三,工程實踐的分析:
在京、津地區建立了一些住宅用空氣熱泵地板采暖工程,即北京曙光花園甲11號樓405、海豐園1號樓402、天津銀河公寓3號門、望京世安家園以及回龍觀云趣園等住宅;現對其測試結果進行總結分析。
1)關于測試結果與預測的一致性:
曙光花園甲區11號樓405住宅建筑面積88.6m2,有南向與西向單框雙玻窗、混凝土內保溫外墻,估算采暖設計負荷為3101W(合35W/m2)機組設計容量為35W/m2×88.6m2÷(1—0.24)×0.9=3672W選用最小號機組2.5P(偏大)安裝在西墻外壁龕內(冬季大風有不利影響)地板埋管用PB管,間距200mm,地板表面沒裝修。室內晚間1人值班,自2001年12月1日至2002年2月14號連續測試記錄水溫、外溫、電耗、數據并經輕工業部家用電器計量中心校正,現以其中1月23日至2月6日計15天數據為例進行分析:1月23日至2月6日共15天,室外平均氣溫十4.8℃,室內平均氣溫(20.3℃溫度波動<2℃),室內外溫差15.5℃,以上述設計負荷為依據,得出此間總計采暖負荷為640.873KWH,總耗電量為260.5KW,則熱泵的C.O.P=2.46(其間開機時供水平均濕度為33℃,說明測試結果與預測基本吻合。
2)關于使用空氣熱泵采暖的可靠性:
2001年冬季12月氣溫低于2002年1月,將氣溫最低-13℃的即12月14—15日一天數據列于下表:由(表二可見,全天平均室溫19.02℃,耗電11KWH,折合4.345元/天,全天開機僅5-6小時。
3)地板采暖的優越性:
地板采暖裝置與普通鑄鐵散熱器比,熱容量大得多,因此,一般天氣下,空氣熱泵均為間歇運行,但卻使室溫波動很小。以2002年1月26日至27日的結果分析,該天室外為-4.6℃~+5.6℃,全天機組共開啟11小時(因在這階段,室內定溫提高到22℃),且每隔40分、50分或1小時開啟一次,一次不超過一小時,這就使機組有停歇時間,延長了使用壽命。
4)地板面層裝飾材料、圍護結構熱阻及周圍鄰居有無供暖的影響:
僅以此次京津地區試點工程為例進行比較,列于下表
表三試點工程的比較(測試時間:2001年11月-2002年3月)
由表可見:
1.“曙光”與“天津”房面積相近,除朝向有區別外,“天津”的采暖耗電高46%,而且其室溫設定比“曙光”低2℃,所以實際相差還要大,其差異就在于建筑保溫與地面裝修,其中,由于建筑保溫的差異也大約是“天津”的負荷大60%,可見,裝修地面磚對電耗影響不是很大。
2.“望京”與“回龍觀”房屋面積相近,而且兩者室溫設定相同,就測定時間“回龍觀”還要偏冷一些,但“望京”的耗電是“回龍觀”的1.9倍,其差異主要在于周圍采暖情況不同,以及地面裝修不同。同樣道理,“海豐園”周圍無采暖,其耗電也是“曙光”的2.1倍。
3.“天津”與“海豐園”建筑面積及朝向地面裝修都差不多,但“海豐園”比“天津”多耗電44%,是由于室溫設定高,周圍無采暖,且測試期間外溫低。
5)空氣熱泵地板采暖與燃氣爐采暖的經濟性對比:A)當燃氣采暖用普通散熱器時:以回龍觀小區云趣園二區10#4單元202和302(燃氣采暖)在控制室溫下的運行費用對比數據列于下表(測試時間:2001年2月)
表中對比房中的總耗氣量為122m3,其中含住戶2老人,周末有孩子回家吃飯及洗浴,最多扣除20m3,則用于采暖的耗氣總量為102m3,合173.4元(21.7元/天),而熱泵地暖的耗電總量為184度,合73.6元(9.2元/天),比用慶東燃氣爐十森德散熱器采暖節省58%的采暖運行費。
B)當燃氣采暖用輻射地板時:參考天鴻集團原已測定的燃氣地板采暖費16元/m2季,以曙光花園住宅為例,作如下經濟分析:
四、結論:
1、多處試點及監測、詳測,對風冷熱泵地板采暖在寒冷地區的應用有確定可行的結論。
2、經測試摸索獲得了在地板輻射采暖情況下的最佳舒適室溫,在實施建設部節能建筑設計標準后,如周圍居住為正常情況,其采暖運行費應低于燃氣、燃油,甚至燃煤的集中供暖收費。
3、地面裝飾無論是瓷磚還是復合本地板,皆可獲得舒適的效果。
4、隨著谷值電價的推行,與燃氣、燃油比,其回收年限還會縮短。
5、對于燃氣管網鋪設不到的區域,如別墅、平房區,本系統有無可替代的優越性,并能創造舒適的居住環境。
6、本系統在居住小區內不產生任何空氣污染,對于城市的環保意義重大。
來源:建設工程教育網







