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雾霾,我们能为你做些什么?【格蓝轩】

2020/6/28 21:32:41
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北方地区城镇建筑多采用集中供暖,而远郊区县的建筑,由于集中供暖网络无法覆盖,以前多采用燃煤等方式进行冬季供暖。然而,在我国北方地区冬季雾霾严重的大背景下,多个省市出台了严格的地方法规以实现减排。在这些法规中,严格限制甚至禁止使用燃煤供暖。因此,使用何种热源进行供热是这些地区亟待解决的问题。

一般而言,除了燃煤,可用于建筑供暖的热源主要包括:水源热泵、地源热泵、空气源热泵、燃气、电热等。地源和水源热泵由于容量大、造价高和需要更好的运行管理,一般仅用于较大规模的公共建筑。电供暖由于一次能源效率远低于其他热源,所以规范中规定在极为特殊的场合才能使用。燃气是一种相对清洁且可靠性高的供暖热源,在有燃气管线铺设的地区应该是可选的住宅供暖方式之一。相对而言,空气源热泵的容量较小、一次能源效率较高、生命周期费用低,与低温供热末端相结合,是一种适宜远郊区县使用的清洁供暖热源。

低温空气源热泵

提及空气源热泵或者低温空气源热泵,网络上最多的争论或用户最大的疑虑是,在低环境温度下热泵系统是否还能保证充足的供热量,是否还能保证良好的能效系数?

分析表明导致空气源热泵在低温下性能变差的主要原因有 :1)蒸发温度降低导致单位质量制冷剂蒸发器换热量减小,压缩机功耗增大 ;2)吸气比容增大导致系统制冷剂流量减小 ;3)在大压缩比下,压缩机效率下降 ;4)频繁除霜导致除霜能耗增加 ;5)排气温度升高导致系统的可靠性降低。

因此,对空气源热泵性能的改善应该针对以上几个方面入手,其优化目标主要包括 :降低蒸发器进口制冷剂比焓、增加压缩机排气量、提高压缩机内容积比效率、减小压缩机泄漏和降低排气温度。

当下,在低温空气源热泵中较常采用的增容增效技术包括:变频技术、补气技术、双级压缩技术、喷液技术等。其中,补气技术在低温空气源热泵中有广泛应用。所谓补气是指将凝器出口的部分制冷剂经节流后将其携带的绝大部分冷量传递给主回路制冷剂后,利用自身较高压力能,喷射进入压缩机压缩腔,实现二次吸气的制冷∕制热循环。大量的实验和模拟分析表明 :补气不但能大幅度提高低温空气源热泵的制热量,有效提升其在低温环境下的能效水平,而且能降低压缩机排气温度,保证系统安全运行。

因此,虽然低温空气源热泵技术复杂、开发难度高,但经过 20 多年的发展,我国低温空气源热泵技术和产品已经较为成熟,能满足北方地区供暖的需要。

供暖末端

可与空气源热泵结合的供暖末端形式包括 :风机盘管、辐射地板、房间空调器和多联机等。地板辐射供暖由于热舒适性高(脚暖头冷、不躁热)、需求供水温度低(一般35~45 ℃)等优点,被认为是适合低温空气源热泵的最佳供暖末端。

图 1 空气源热泵+风机盘管

图 2 空气源热泵+辐射地板建议

虽然低温空气源热泵技术和产品已较为成熟,且与地板辐射供暖配合能实现温度匹配,有较好的热舒适性,但在北方地区住宅供暖实际应用中,当选用低温空气源热泵+地板辐射供暖时还需要注意以下选型、设计和运行问题 :

1)对于低温空气源热泵

①将低温空气源热泵只应用于有合适的室外温度的地区,不建议室外温度长时间低于- 20 ℃的地区采用空气源热泵 ;

②寒冷地区宜选用采用补气和变频等增容增效技术的低温空气源热泵 ;

③选用的低温空气源热泵应具有快速、高效、长期可靠以及现场适应性好的除霜能力 ;

④在选型时,低温空气源热泵应按照运行温度范围进行修正,不能按照标称选型 ;

⑤在系统设计和运行时,应有效降低输配能耗和非供暖时段的防冻能耗。

2)关于低温空气源热泵+地板辐射供暖

①建筑应先作好门窗密封和外墙保温。调研显示 :远郊区县住宅建筑渗风负荷很大。由于地板辐射单位面积散热量有限(尤其在供水温度不高的情况下),只有先做好围护结构的密封和保温工作,才能较好地维持室内温度。

②在正常的供暖期间,供水温度不应过高。适宜水温为35~45 ℃,此时地表温度限制在 24~32 ℃范围内,过高的水温将导致地板变形、VOC 散发加剧等问题。

③提高布管密度。使用低温水辐射供暖时,布管密度应增加,一方面提高地表温度均匀性 ;另一方面增加向室内的供热量。

④对于地板辐射供暖热惯性大、启动速度等问题,可借助机组自控或 APPs 等技术手段提前启动和关闭,也可采用连续运行+变室温设定等方法来提高舒适性,并降低能耗。


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