燃气空气源热泵及锅炉联合供暖技术范文

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摘要：能源紧缺和环境问题是公认的两大世界性难题；能源是现代化建设、经济发展的物资基础，钻研、实验和试验性推广清洁能源已成为国内外能源行业主导思想[1]。本文以东疆港凌波轩燃气空气源热泵与锅炉联合供暖工程项目为研究依据，结合工程项目投运所得的相关技术数据，展开一定深度的分析和总结，其成果在燃气空气源热泵联合供暖技术推广运用上有一定的参考价值。

关键词：燃气空气源热泵；锅炉；联合供暖技术

1引言

能源供给紧张和环境污染已经成为世界性的两大难题。众所周知，我国能源利用模式单一，一次能源深度利用比例不高，化石能源如煤炭的利用比例占总能耗比重的60%以上[2]。科技社会发展，粗犷经济发展模式已经不适应当今社会的发展模式，各国开始钻研、开发新的能源利用技术[3]。空气源热泵利用环境空气作为其低品位热源，给被调节对象提供热量，系统能效高。而常规锅炉热水供暖系统的综合能源利用率较低，造成大量一次能源的消耗浪费，同时也造成环境的各种污染，所以有必要利用燃气空气源热泵对常规锅炉供暖热水系统进行节能改造。因此燃气空气源热泵应用的推广对环境保护、节能降耗的意义重大[4]。但在天津为什么燃气空气源热泵应用技术并未大面积推广开来？本文结合已经投产运行的东疆港凌波轩燃气空气源热泵与锅炉联合供暖项目为研究背景进行分析和总结，希望能对燃气空气源热泵供热技术的推广起到一点的启发作用。

2凌波轩燃气空气源热泵与锅炉联合供暖项目简介

凌波轩燃气空气源热泵与锅炉联合供暖项目位于天津市滨海新区东疆港保税港区，建筑面积约为2万平米，供暖面积为13256平米。公司坚持创新发展理念，坚持以科技创新带动公司的全面发展，依托凌波轩供暖项目为背景，从创新角度看问题，通过多方调研、研究决定采用燃气空气源热泵与锅炉联合供暖的新型供暖技术路径，这一创新技术思路符合新能源技术的发展趋势，此利用在节排的角度、资源利用角度、环境保护角度都具有一定的效益。其系统图如图1所示。

3凌波轩燃气空气源热泵与锅炉联合供暖项目技术分析

凌波轩燃气空气源热泵联合供暖系统的设计思路及技术路径直接影响着系统供热负荷输出能力。燃气空气源热泵是一种高效的节能产品，经济合理并最大化的利用燃气空气源热泵是系统设计的主体思路。

3.1最大化利用思路燃气空气源热泵联合供暖系统设计利用三台共计177KW的燃气空气源热泵机组分别作为高低区系统的基础负荷使用，实现对二次系统回水的加温。锅炉系统作为空气源系统的调峰手段，通过空气源热泵与锅炉联合供暖的创新型热源模式既保证了燃气空气源热泵最大化利用的技术路径同时也保证了供暖系统对外输送热量的稳定性。

3.2经济合理利用思路在空气源热泵机组的选型上，经过对燃气和电驱动空气源热泵的经济效益对比分析及设备厂家的实地考察，最终选用了以氨水为吸收介质的燃气空气源热泵机组。对于目前使用最广范的空气源吸收式热泵不能用于温度低于5℃的环境。通过采用氨水作为工质对，制冷剂氨水的凝固点为-77℃，故以氨水为介质的燃气空气源热泵在很低的温度下也能够制取免费的空气能[5]。燃气空气源与电空气源热泵经济效益比较：以凌波轩项目为计算模型供暖面积为6151平米，热负荷为277kw，燃气空气源热泵COP按1.4计算，电空气源热泵COP按3.0计算，燃气热值按35581千焦/立方，电价价格按0.9kwh/元，燃气价格按3.07元/立方[6]。

3.3运行技术思路运行技术思路的核心依据是室内温度供给恰到好处，不存在超温及不达标的情况，结合室外温度情况参考热指标经验数据，从理论上测算对应天气条件下的热指标及燃气耗量。(从供回水温度流量上也能反映出已供给热量)理论结合实践，有针对性持续对户内的温度保障情况做一个调查，以实现该运行调节思路形成一个闭环系统。生产运行的尖峰期空气源热泵提供的热量不够时将阀门进行切换，使空气源加热后的二次网回水经过板换换取锅炉提供的热量来确保生产运行的平稳性。

4经济效果分析

2016-2017采暖季，经过对空气源热泵与锅炉联合供暖系统的运行数据分析，得出系统的COP能达到1.4左右。空气源热泵技术的应用，系统每天可节省天然气约110立方，如图3所示。年节省天然气耗量将超过1.4万立方，燃气空气源热泵与锅炉联合供暖系统的使用降低燃气消耗量20%左右，系统基本在4年左右可全部收回成本，经济、社会效益可观。

5总结及建议

经过2016-2017年采暖季供热运行对空气源热泵与锅炉联合供暖系统运行模式的摸索做以下总结：

5.1空气源热泵普遍存在结霜的问题

空气源热泵技术近几年在我国发展的很快，但是空气源热泵普遍存在结霜的现象，现阶段还没有特别有效的方法能够攻破这一问题。特别是运行工况处于潮湿、雾霾、寒冷的天气条件下。从该点位出发想要进一步推进空气源热泵这种清洁设备的市场份额就一定得深入专研太阳能、锅炉、地热、热电管网等热源作为空气源热泵的调峰负荷的技术路径，以实际工程项目为技术经验支点，总结分析后能撬动广阔的市场份额。

5.2传统的空气源热泵结霜问题的解决思路

通过停机转换四通调节阀利用空调制冷制热转换的方式来除霜，此方法虽能解决空气源除霜的问题，但不是从根源上解决问题。打开思路，跳出解决除霜这个现实问题的角度转为专研从根源上抑制空气源热泵结霜才是真正的解决问题。通过对空气源热泵结霜原理的分析我设想对空气源热泵燃烧后排放的烟气经行充分利用，将此部分的热量引送至空气源热泵热交换的翅片部分，一来空气源换热片可以通过内部氨液循环系统带走烟气的热量，再次提高了空气源热泵的效率。二来因为空气源燃烧过后的烟气具有高温、干燥的特点能够保证翅片周围的空气保持干燥及高温。5.3提高空气源热泵市场份额的思考建议从三方面进行考虑：(1)在选购空气源热泵机组作为供暖热源时一定要考虑联合稳定可靠的调峰热源以保证供暖输出负荷。(2)加大对空气源热泵抑制结霜的研究工作，从根源上提高空气源连续运行的稳定性及效率。(3)对空气源联合供暖系统进行运行调节合理规划好调峰热源与空气源热源的关系，从而提高整体供热系统的效率。

参考文献：

[1]尹航.基于地热水资源供热供冷系统能源利用率评价方法的研究[D].天津大学.2006

[2]龙惟定,王长庆,丁文婷.试论中国的能源结构与空调冷热源的选择取向[J].暖通空调,2000,30(5):27-32．

[3]王芳.地下水源热泵系统的实验与模拟研究[D].西安建筑科技大学.2003

[4]王刚.某酒店空气源热泵系统全年能耗分析及应用研究[D].天津科技大学.2012

[5]吴伟,张晓灵,石文星,李先庭.氨水吸收式空气源热泵的设计与理论分析[D].清华大学建筑技术科学系.2010

[6]龙惟定,王长庆,丁文婷.燃气空气源热泵的技术经济分析[J].节能;2015;396(9):74-76．

作者：张光 培单位：天津地热开发有限公司天津