郑州太阳能空气源热泵解决方案

太阳能空气源热泵供热方案2015.8.21Ŀ¼1项目立项基础1 1.1行业发展趋势11.2中央经济政策2 2系统原理4 3负荷计算63.1项目概况6 3.2负荷计算6 4设备选型8 5经济分析9 5.1运营成本9 5.2投资回收期9项目立项基础近年来，由于中国基础设施建设投资的增加，建设总量也急剧上升. 另外，人们对居住环境舒适性的要求不断提高，建筑能耗也呈直线上升趋势. 特别是，建筑能耗中的供暖和空调组件占建筑能耗的65％，热水供应占15％，照明设备占14％，其他占6％. 不断增长的能源消耗极大地减少了我国的资源储备和环境退化，使气候变得越来越异常. 为了减少资源和能源的过度消耗，实现可持续发展的目标，中国政府加大了节能减排政策的制定和推广力度，努力实现能源效率的最大化，并取得了初步成果. 在此阶段，中国的单位GDP价值能耗正在逐年下降. 统计数据显示，过去六年来，中国万元GDP能耗总量下降了21％. 中国政府在“十二五”规划中提出，到2015年，单位国内生产总值能耗比2010年降低16％，单位国内生产总值二氧化碳排放量比2010年降低17％.

可以看出，节能减排已提升到新的水平. 节能减排的主要途径是: 减少一次能源的损失和浪费，提高能源利用效率，从而减少能源的使用. 尝试使用低级能源（例如太阳能，空气，水，土壤）替代高级能源（例如电能，石油，煤炭），从而节省高级别能源. 该热泵可以达到将低等级能量转换成高等级能量的目的. 该解决方案采用了太阳能+空气源热泵的方式，突破了传统热交换器中的热泵工作介质只能与单一的气态或液态热源进行热交换的方式，可以实现热泵的工作. 与空气和太阳能处于同一热交换器中的介质介质的两个热源执行同步集成热交换，以实现太阳能和空气这两个热源的同步和复合利用，并提高系统的整体经济效率. 接下来，我们将根据行业的发展趋势，经济政策和企业优势介绍该项目的基础. 针对单空气源热泵，单太阳能热泵和多换热器切换太阳能-空气双热源热泵的优缺点，提出了一种新型的太阳能-空气复合热源热泵系统. 已实现了可再生能源的综合利用和优势互补，特别适合中国寒冷地区城市别墅和农村独立房屋的空调采暖和生活热水需求. 它为改善城市生态环境，引导新农村居住环境的建设提供了可行的途径. 技术解决方案. 随着国民经济的发展，中国城市建设步伐正在加快. 《国家中长期科学和技术发展计划纲要（2006-2020年）》和《国家国民经济和社会发展第十一个五年计划纲要》提出，要提高住房的功能和质量，并节省有限的住房. 资源，改善生态环境，指导城镇健康发展.

它不仅满足社会和心理需求，而且拥有良好的生活环境和高舒适度的住宅楼，已成为人们追求和实现梦想的愿望. 该案例为满足各种建筑物，特别是城市别墅和农村独立房屋的空调采暖需求提供了一种新的技术手段，可以改善城市建筑的居住环境和舒适性，并带动城市化的发展. 空气源热泵以空气为热源，可以实现将低级热能转换为低能耗的高级热能的功能，可以利用自然资源中的大量热量和废热资源，有效地减少输入. 符合冬季取暖要求. 它具有安装使用方便，能源效率高，减少温室效应，环保等优点，在世界范围内得到广泛应用. 但是，当使用空气源热泵在冬天在寒冷地区加热时，随着室外环境温度的降低，制冷剂吸入的比容增加，因此单元的进气量随着外部温度的降低而迅速降低. 相应地，它成比例地减小，并且随着室外环境温度的降低，吸气压力减小，压缩机压力比增大，单位压力比严重偏离最佳值，并且系统压缩过程严重偏离正常压缩过程，从而导致排气装置气体温度急剧上升. 压缩比的增加会导致压缩机的空气传输系数，空气量和效率降低，同时压缩机的排气温度过高，从而导致润滑油的粘度急剧下降，从而影响压缩机的润滑. 压缩比太大会阻止热泵在北方最冷的时候正常运行. 压缩机排气温度过高，系统频繁启停，无法正常工作，阻碍了空气源热泵产品在北方寒冷地区的推广应用.

《国家中长期科学和技术发展规划纲要》将太阳能建筑一体化技术作为建筑节能的重要途径之一，努力发展可再生能源在建筑中的应用. 然而，当前建筑物中太阳能热利用的应用主要基于太阳能家用热水. 将太阳能用于高能耗建筑物的加热仍受技术和投资约束. 冬季取暖需要大量的热量，但是冬季的太阳辐射量相对较小. 例如，如果将普通的太阳能热水系统直接用于太阳能加热，则即使由太阳能保证，它也需要的太阳能集热面积是太阳能家用热水的几倍. 设计上，太阳能集热设备的初期投资高，设备回收期长，而且由于冬季太阳辐射较差，难以实现连续可靠的供热运行，而且建筑物的屋顶面积也很难满足太阳能集热设备安装的需要. 目前，太阳能直接供热仅在太阳能资源丰富的地区的小型建筑物中用于小规模示范应用，在城市建筑物供热中难以实现应用. 在相同的环境温度下，降低集热器的入口温度可以提高集热效率. 因此，使用低温太阳能热水系统作为空气源热泵的辅助热源可以有效地提高空气源热泵的蒸发温度，实现全天候空气源热泵的天气. 连续高效的加热运行，同时还可以提高集热效率，大大减少了所需的太阳能集热设备的安装面积. 因此，结合两种方法，优势互补是提高经济效率的有效途径.

中央经济政策主席习近平于2014年6月13日主持了中央财政和经济领导小组第六次会议. 他在讲话中指出: 经过长期发展，中国已成为世界最大的能源生产者和消费者，面临巨大的能源需求压力，更严格的能源供应，能源生产和消费对生态环境的严重破坏以及能源技术水平总体落后的挑战. 传统能源的使用严重污染了空气，这也是当今主要城市出现“烟雾”天气的主要原因之一. 空气能是朝阳产业. 空气无处不在. 它的高效率和清洁度是许多有机能源无法实现的. 空气能热泵的覆盖面非常广泛，例如加热，干燥，高温，热水等领域. 在供暖方面，根据工业和信息化部的统计，截至2012年，工业锅炉达到62.4万台，年能耗约6.4亿吨标准煤，占全国的18％. 能源消耗. 2013年的北京地方计划显示，到2017年底，北京，天津，河北和山东省共减少了8300万吨的煤炭消耗. 届时，集中供热，新区供热等相关问题将成为政府首先解决的民生问题. 它还面临着突出的问题，例如天然气和其他有机能源价格上涨，新的城市化建设等问题. 那时太阳能+空气源热泵，诸如集中供热，新开发区的供热和燃煤锅炉改造等相关问题已成为政府解决的首例民生问题. 燃煤和燃油锅炉是大势所趋.

太阳能和空气源混合动力热泵可以代替热水领域中的所有传统热水设备，并且可以在任何需要热水的地方使用. 简而言之，混合太阳能和空气源热泵的应用结合了应用的优势. 在资源丰富的北方地区和供热不足的偏远地区，需求旺盛，前景广阔. 这也将成为中国乃至世界的一颗新星. 这是为了节能. 引领环保产业. 系统原理空气源热泵热水器是有效收集热量并传递热量的设备. 它由压缩机，电子膨胀阀，干燥过滤器，四通阀，蒸发器，冷凝器和风扇等主要部件组成. 空气源热泵采用反向卡诺原理. 热泵中的压缩机由电能驱动，从蒸发器中吸入低温低压气体制冷剂，通过做功将制冷剂压缩成高温高压气体，然后进入冷凝器进行热交换与水. 冷凝器被冷凝成低温液体并释放出大量的热量，水吸收了释放的热量，并且温度持续上升. 冷凝的高压，低温液体通过膨胀阀节流以降低压力，然后吸收蒸发器中周围空气的热量蒸发成低压气体，并被吸入压缩机中以压缩的. 重复该循环以获得55℃. 以上的热水. 太阳能热水系统由四部分组成: 太阳能集热器，储水箱，管道和控制设备. 它是利用太阳辐射加热水的设备. 太阳能热水系统是指通过自然对流循环的热水系统，自然对流是由传热介质内部温度梯度产生的密度差形成的.

系统结构简单，不需要额外的电源. 在自然循环中，将储水箱放置在太阳能收集器上方，以确保必要的热虹吸压头. 太阳能热水系统的运行过程是: 水流过太阳能在集热器的情况下，吸收集热器吸收的太阳辐射能后，温度升高，加热的热水进入上部储水箱的上部水通过上部循环管，同时水箱底部的冷水通过下部循环管流入集热器，从而形成一个循环. 运行一段时间后，储水箱中的水温将分层，上层的水温将达到出水温度. 在使用水的同时，辅助水箱向热水储存箱的底部供应冷水，并且水储存箱的上层中的热水被排出以供使用. 浮球阀控制补充水箱的水位. 图1空气源热泵的运行图2太阳能和空气源热泵的联合运行负荷计算项目概述该项目为郑州市一栋10,000平方米的居民住宅提供暖气. 郑州室外供暖的计算温度为-5℃，加热时间为120天. 热指数为45w，由空气源热泵和太阳能真空管组合预热. 负荷计算时间表1.热负荷计算表负荷（kw）温度负荷系数（％）热负荷（kwh）00: 00-01: 0045001: 00-02: 0045002: 00-03: 0045003: 00-04: 0045004: 00-05: 0045005: 00-06: 0045006: 00-07: 0045007: 00-08: 0045008: 00-09: 0045009: 00-10: 0045010: 00-11: 0045011: 00-12: 0045012: 00- 13: 0045013: 00-14: 0045014: 00-15: 0045015: 00-16: 00450-465％292.5-465％292.5-465％292.5-465％292.5-5100％450-5100％450-5100％450- 465％292.5-469％310.5-367％301.5-265％292.5-265％292.5-163％283.5-163％283.5159％265.5159％265.516: 00-17: 00450217: 00-18: 00450218: 00-19: 00450219: 00-20: 00450220: 00-21: 00450121: 00-22: 00450122: 00-23: 00450-123: 00-24: 00450-2全天累积热负荷​​24Сʱ57％256.557％256.557％256.557％256.555％ 247.555％247.559％265.561％274.57168.5设备选型所需的热负荷为7168.5kwh，功率为299kw，经计算，需要6套50kw空气源热泵.

设备表如下: 表2.设备表设备名称参数数量单价/万元总价/万元能效2.5;空气源加热功率6台3.722.2泵50kw;输入功率20kw太阳能集热器（可能300w / m 333m 0.1可选）33.3移动式储水箱（可选3kw /立方35立方）管网水泵热交换器0.15Ԫ/ w 0.15Ԫ/ w水箱2500元/立方软水加液控制安装0.15Ԫ/ w地板供暖（可选）70Ԫ/ƽ0.155.255 5 3 1 1 1 5 5 70表3.初始投资分析表安装地板供暖的初始投资700,000空气源热泵222,000;如果使用移动储热或太阳能，则有148,000个太阳能集热器333,000移动储热罐52,500（不包括运输费用）配件和安装的260,000初期投资: 空气源热泵系统: 482,000； 48.2元/平空气源热泵加太阳能: 741,000; 74.1元/平气源热泵加移动储热罐: 46.0​​5万元； 46.05元/平板空气源热泵加地暖安装: 118.2万； 118.2元/级经济分析运行成本空气源热泵的总输入功率为120kw. 在总加热功率的2％时，泵的功率计算为6kw. 总功耗为126kw. 按电价为0.56元/度. 该系统的年耗电成本为126X0.56X120X24X0.4 = 81285元，即加热耗电成本为8.1元/平方米/年.

运行管理费按每年6万元计算. 每年的运营成本为8.1 + 6 = 1410万元. 投资回收期的开业费为45元/级，共计45万元，初期投资为48.2万元太阳能+空气源热泵，取暖费为22元/级/年. 投资回收期为（48.2-45）/（22-14.1）= 0.41年表4.投资回收期表加热器电价ʽ初始投资（万元）（元/度）运营成本回收期（十） （万元）（年）气源48.2热泵0.5614.10.41气源热泵加移动储热46.050.5611.5（不考虑运输费0.1）气源热泵加74.10.5611.52.8太阳能汇总: 如果有空气可以收取源热泵系统的费用. 在取暖费的情况下，按22元/级的取暖费，电价为0.56元/度时，一年内即可收回投资. 可以看出，该项目还是很经济的，可以推广.

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