新型取暖方式:空氣能+太陽能+水地暖

時間:2014-05-20

來源:網(wǎng)絡轉載

導語:北京郊區(qū)農(nóng)村新建和舊房改造項目,采用空氣源熱泵、太陽能復合熱源作為冬季地面輻射采暖和生活熱水的熱源,取得很好效果。如房山區(qū)西白岱村項目測試數(shù)據(jù):2011年~2012年采暖季,一月份室外平均溫度-4℃,最低溫度-17℃,室內(nèi)平均溫度保持在18℃。系統(tǒng)采暖和生活熱水總耗電量5367度,制熱能效比(COP)3.16,其中太陽能集熱器面具16平方米,冬季太陽能制熱貢獻率占總制熱量30%。

在建筑能耗中,使用能耗約為建筑能耗的15倍左右,而在使用能耗中又以取暖和空調能耗為最高,特別在北方寒冷地區(qū),供暖能耗幾乎占總使用能耗的35%。因此,供暖系統(tǒng)的節(jié)能是建筑節(jié)能減排的一個重要領域。目前我國部分地區(qū)采用了可再生資源,如地源熱泵技術、水源熱泵技術、太陽能熱水以及空氣源熱泵技術,并取得了可觀的節(jié)能減排的效果??諝庠礋岜眉夹g可以不受地面環(huán)境和地質條件的限制。在我國寒冷地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)許多工程應用實踐表明:該項技術在冬季可提供50℃左右的低溫熱水。

空氣源熱泵節(jié)能性體現(xiàn)在。它可從室外空氣中獲取大量大自然的免費資源,并通過電能將其轉移到室內(nèi)。它的節(jié)能原理是,使用1份電能,可以同時從室外空氣中獲取2份以上免費的空氣能,能產(chǎn)生3份以上的熱能??諝庠礋岜眉夹g在國內(nèi)的最新進展是:采用高壓腔直流變速壓縮機或噴氣增焓技術等。這些技術的采用可使低溫啟動更佳,使運行范圍擴大到-20℃,根據(jù)室外氣溫自動調節(jié),可使舒適性和節(jié)能性最大化。2008年空氣源熱泵也和太陽能一樣被歐盟指定為可再生能源。進入2000年,隨著熱泵技術的成熟,在歐洲形成了將熱泵技術應用于低溫輻射式地板采暖的熱潮,至今已經(jīng)銷售幾十萬套。歐洲EN14511標準就是出臺于這種情況下。

低溫熱水地面輻射采暖技術的最新進展是:散熱效率提高,熱媒水溫可低于50℃,進回水溫差可控制在5℃以內(nèi);升溫響應時間快,可控性高。如預制溝槽薄型地面輻射采暖,其進水溫度35℃;回水溫度31.12℃,在空氣基準溫度20℃的條件下,實驗室檢測散熱量值,可達每平方米100瓦。通過縮小加熱管管徑,增大加熱管網(wǎng)敷設密度。以大流量、小溫差、低水溫進行輻射供暖。測試數(shù)據(jù)表明“散熱末端溫度越低,系統(tǒng)熱效率越高,熱損失越小。”因此,用該技術與空氣源熱泵組成采暖系統(tǒng),是確保該采暖技術節(jié)能能效比高的關鍵技術之一。太陽能熱水技術在國內(nèi)外也取得了新的進展,熱效率更高。以往,上述技術通常是各自在建筑節(jié)能中發(fā)揮作用,互不關聯(lián),所以,未能發(fā)揮綜合效益?,F(xiàn)將空氣源熱泵技術、低溫熱水輻射地暖,太陽能熱水等技術有機的結合起來,優(yōu)化組合成一個新的建筑采暖(生活熱水)系統(tǒng)集成。

從2011年初開始,北京市建筑工程物資協(xié)會組織大專院校、設計科研單位、企業(yè)等11家。共同承擔了住建部“空氣源熱泵、太陽能與低溫熱水地暖組合建筑采暖系統(tǒng)的節(jié)能能效研究”科技項目。該課題完成了空氣源熱泵、太陽能與低溫熱水地暖及生活熱水,不同組合系統(tǒng)技術的優(yōu)化設計與示范,并在多個工程項目中推廣應用。其中在北京市、秦皇島市、青島市、上海市、重慶市和長沙市等地的房屋建筑(13項工程)中進行了重點測試??諝庠礋岜门c低溫熱水地暖的組合系統(tǒng)冬季采暖平均能效比(COP)均超過3.0。具有運行能效高,運行費低的特點。它們完全可以滿足華北等寒冷地區(qū),(室外最低氣溫高于-17℃,建筑采暖室內(nèi)平均溫度保持18℃)的需求,以及華中、華東等冬冷夏熱地區(qū)冬季采暖的需求。該課題于2012年11月26日通過了住建部科技項目成果驗收。

通過對住宅建筑不同供熱方式模擬計算及測試結果顯示,不同供熱方式的一次能源消耗排序如下:燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)供暖方式<低溫空氣源熱泵供暖方式<燃氣壁掛爐<大型燃煤鍋爐供熱方式<區(qū)域燃煤鍋爐供暖方式<直接電采暖供熱方式。經(jīng)該課題示范項目測試:在華北地區(qū)北部,2011年~2012年采暖季,一月份室外平均溫度-4℃,最低溫度-17℃,采暖室內(nèi)平均溫度保持在18℃。凡達到50%節(jié)能設計標準的建筑,冬季采暖+生活熱水使用空氣源熱泵+太陽能的運行費用為每平方米14~16元;使用空氣源熱泵的為每平方米18~20元。低于其它采暖方式的運行費用。以上電費均是以2012年北京電費標準(0.49元/度)實際發(fā)生費用計算。2003年電價調整后如采用峰谷電,費用基本相當。如采用階梯電價每平方米費用增加4~5元。

其中課題組在北京市跟蹤、測試了十多個項目。例如:北京市區(qū)南四環(huán)的鴻博家園小區(qū)測試項目(該建筑為2011年竣工經(jīng)適房項目,高層樓板,圍護結構按65%節(jié)能標準設計)。2011年~2012年采暖季,室外:最低溫度-9.8℃,最冷日平均溫度-4℃,最冷月平均溫度-2.52℃。室內(nèi):整個冬季平均溫度保持在20℃~22℃。地板采暖供水溫度35℃。按采暖季125天,以每戶建筑面積平均82平方米計算,采暖總耗電不超過2000度,約為33度/平方米??諝庠礋岜媚苄П?COP)在3.2以上。采暖季電費15元/平方米左右。低于同期同戶型壁掛爐散熱器采暖運行費用。

北京郊區(qū)的幾個測試項目中:其中室外溫度最低的一個別墅項目,冬季室外平均溫度-6.2℃,最低氣溫-18.8℃。室內(nèi)平均溫度保持在20℃,空氣源熱泵的COP值仍可達3以上。冬季取暖加生活熱水所用電費19.7元/平方米。低于北京市燃氣鍋爐采暖費。

北京郊區(qū)農(nóng)村新建和舊房改造項目,采用空氣源熱泵、太陽能復合熱源作為冬季地面輻射采暖和生活熱水的熱源,取得很好效果。如房山區(qū)西白岱村項目測試數(shù)據(jù):2011年~2012年采暖季,一月份室外平均溫度-4℃,最低溫度-17℃,室內(nèi)平均溫度保持在18℃。系統(tǒng)采暖和生活熱水總耗電量5367度,制熱能效比(COP)3.16,其中太陽能集熱器面具16平方米,冬季太陽能制熱貢獻率占總制熱量30%。

如在太陽能集熱器主動式采暖的同時,從結構設計上增加房屋太陽能被動式采暖技術設施,如:加大向陽窗采光面積,安裝日落后使用的保暖窗簾(擋板),使用儲熱材料等,可使太陽能的采暖貢獻率超過40%。

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