热泵在建筑采暖系统中的应用

2014年7月18日，由供热采暖网、中国五金制品协会共同主办，住房与城乡建设部供热标准委员会、中国城市燃气协会、北京市建设工程物资协会、北京市建筑节能与环境工程协会联合支持，青岛澳能环保科技有限公司和北京埃特纳散热器有限公司大力赞助和支持的——2014网第六届中国供热采暖行业品牌盛会中国供热采暖行业技术交流会，在北京总部基地隆重举行，受到了业界及媒体的广泛关注和好评。

以下是本次技术交流会专家现场演讲内容：

各位嘉宾大家上午好，非常感谢网搭建这么一个平台，使我能在这里和各位专家、媒体、企业的朋友一起交流这个话题。我今天主要想跟大家交流的是低温空气源热泵在建筑采暖系统中的应用。说起这个话题，咱们开始讲讲北京市清洁空气行动计划正在大力推进清洁能源取代燃煤供暖，为什么要取代燃煤供暖？北京市环保局最近公布的数字，咱们大气当中PM2.5其中22%是依托于煤炭的燃烧引起。咱北京市煤炭消费量一年2300万吨，40%以上的煤是用来供暖。天津大概一年要消费7000万吨，河北3亿吨，这里有很多工业用煤。大家可以看到河北省周边很多县市在全国的污染城市当中排前六名，这跟然没有很大的关系。

现在北京市重点推的清洁能源大概有这么几项，其中一个是燃气锅炉，现在城里四环以内的燃气锅炉在今年要完全完成改造，用燃气。郊区有条件的地方也要用燃气供暖。另外就是鼓励电采暖，电采暖当中包括蓄能层的电暖器还有热泵。最近可能很多企业朋友都知道北京各个区县都在进行清洁能源取代能源的招投标采购，朝阳、顺义、平谷等等都在开始，许多企业拿到标书。我想在这里重点说说今天让我说说热泵，其他就不再过多介绍。

我们在今年冬天从2014年的春节以前采暖季做了一个大概的调研，北京市用清洁能源取代燃煤采暖应用现状的一个调研。在这个调研当中，主要是对这几种清洁能源做了一些比较，包括蓄能电暖气、电器采暖、电锅炉、燃气、热泵，空气源热泵和地缘热泵比较，通过比较来看，地缘热泵、空气源热泵应该是目前来讲最节能，但是初始投资费用高一点，所以我们调研报告给政府做出建议是现在在有条件的地方，有燃气管网有条件的地方，用燃气首先解决人们做饭问题。在气量比较充足有这种条件的地方可以用燃气进行供暖，燃气供暖要注意一个问题，就是它燃烧过程当中温度很高，会释放出化合物。一氧化碳多了就中毒了，二氧化碳中不了毒，但是加大空气的碳排放量，中国要减碳。

在新的建筑，有条件达到50%以上，现在北京到60%到65%，农村还是到50%以上。如果说资金充裕情况下，应该选择热泵，空气源热泵或者是地缘热泵。因为从热泵长远来看，他是一个节能的采暖方式。刚才这个表，大家简单看了一下，我们做了一个8年的全过程的分析。通过运行费用，初始投资费用还有电力增容费用做了八年寿命比较，其中热泵是最省钱，眼前看可能多花钱，但是从运行几年以后来看，它的综合费用比较低，同时为政府省了一笔钱，就是增容费。大家知道农村现在每个村的电力容量是1.5千瓦。如果用电采暖要增加到11到12千瓦，每100平米补贴多少多少钱。如果说用空气源热泵或者是地缘热泵，每100平米的增容量大概400千瓦。所以说从电力增容给政府节省财政负担来看，热泵长远来看是值得发展一个重要的方向。但是目前因为初始投资相对贵一些，所以说在农村咱们还是可以用消峰填谷（音）作用的电器采暖和蓄能型的电阻器。

下面我给大家介绍一下空气源热泵，前几年说空气源热泵采暖大家不信，实际上从工作原理来讲没有问题。空气当中的温度，冬天北京市的空气温度城市是-2到-1度，远郊区-10度。-10度和-40度还有30度的温差，就是热泵提取空气当中能量源，为什么是可再生能源。他是取之于空气当中，地缘热泵取之地下土壤热量，通过压缩机的反复提升，把这个温度提升到40、50度，空气源热泵最佳工作温度就是提供热水40度到50度。压缩技术水平在这么低的温度下工作，它的工作效率很低，压缩比过大的话，会使油碳化，使机器磨损损耗，减少他的寿命，甚至一停机工作不起来。但是最近这些年，从国际上到国内低温空气源热泵的技术发展很迅速。由于采用了直流变频技术，可以在低温下启动，在-20度左右条件下他可以正常的工作。采用喷气增焓技术，提升他的能效比，使得在-10度左右，能效比能够到二点几以上。如果在零度左右，就可以出一份电，取回三份热能。这样就是低温空气源热泵有了推广，在寒冷地区，北京这样的寒冷地区推广的可能性。我们协会在2012年冬天到2012年的采暖计划，完成了住建部低温空气源热泵的采暖研究，完成了这样的课题研究。这个研究课题当时选了国内六七个城市，取了一半多的数据，都是采用了低温空气源热泵的采暖机，取得了一个比较好的效果。当时华北地区最冷的气温是-16度，北京气温-1度，郊区-10度。这样的工作条件下，空气源热泵的COP值，平均值采暖季达到了2.8到3.0.在当时基本上一个采暖季每平方米的耗电量是35到45度电，费用来讲基本上是18到22块钱，比当时咱们城市供暖烧得供暖费还要低。当时通过在2013年4月份拿到全国推广的证书，低温空气源热泵可以用于我国的寒冷地区和冬冷夏热的地区。

为什么这个技术有突破，还有低温空气源热泵还有地板辐射采暖做了非常好的结合。因为低温地板辐射采暖他使用的水温40到50度就够了，正好和空气源热泵提供的水温是相吻合的。通过加大散热面积，提升他的保温效能和散热的能力，使地板辐射采暖，现在咱们40度进水，35度回水，5度温差，就可以使室内的温度达到18度。当然说咱们房间的条件是要达到50%的设计标准。

这是一个曲线图，通过这个曲线图，中间基本上浮动不大的彩线是室内的温度，上面的红线跟蓝线是低温空气源热泵供水的温度。下面黑的曲线是室外的温度，大家可以看打室外的温度波动很大的情况下白天和夜里不一样。在水温也有一定的波动的情况下，空气源热泵工作的时候，工作一定时间是要充装，充装期不能供热。室内的温度是基本上没有太大的波动，稍微高一点的时候是在中午。为什么能够地板辐射，他有热播性，有了温度的波动，影响了温度的变化。

习主席讲话强调节能优先，引导合理的能源消费。实际上热泵就是一种节能的采暖方式，现在北京市给予补贴政策，政府出1/3，你只要用清洁能源，市政府出1/3，区县政府出1/3，老百姓出1/3.你只要用就给这么多钱，我们建议对节能型的清洁能源多补，补贴政策不要一刀切，应该有倾向性，这样才能引导老百姓合理的能源消费，把节能放到优先的位置。

在下个月8月9日我们召开新闻发布会公布采暖季的清洁能源的调研报告，向政府正式作出呼吁。这些照片都是空气源热泵的采暖实例。这是整村用空气源热泵取代燃煤采暖，下面就是分户的情况。这是咱们北京的远郊区县，密云的司马达新村（音），他的采暖季是150天，当地温度最低是-24度，最冷的这一夜当中有超过16天是-22度，其他也有，-8度，整个采暖季下来，由于用了空气源热泵，每平方米掏18-22块钱。热泵功率2.76，如果做增容，纯电采暖，电锅炉要增加12千瓦，热泵的话4个千瓦就够了。

所以这个项目等于做了一个样板。当时司马达长城（音）把八个农民村都拆了，统一盖了司马达（音）新村，现在也是旅游点，大家有兴趣可以看看。

这个是房山的一个幼儿园，因为小孩冬天需要更舒适，他是在空气源热泵跟太阳能做的复合热源。这是北京顺义正在建一个最美农村，把全部采用空气源热泵和太阳能复合热源。这是北方地区做项目采集的照片，有河北、有北京郊区的别墅，还有陕西西安的高层建筑，全部采用地缘热泵采暖。

低温空气源热泵通过工程实践证明，他在北方地区是可以用的，但是他的应用是有条件的，什么条件？现在我们正在编制北京市的低温空气源热泵供热技术规程，在这个规程当中我们要制定北方采暖热泵的门槛。也就是说在低温-20度的情况下，这个热泵可以安全稳定的启动和工作。在-12度的条件下，他提供41度的热水，名义工况COP不低于2.1，这样的热泵允许他在北京使用。

这个过程当中，现在空气源热泵厂家在市场作为销售，你不要仅仅像过去卖冰箱一样，卖一台设备就完了。现在我们要卖的，要给用户提供的是套系统，也就是说必须提供空气源热泵作为一员，可以采用风机或者是散热器，但是必须配一套系统提供给用户。这里就要进行合理的分配，确保北方采暖安全。不能说是想的那么简单，南方人把采暖想的很奢侈，北方人想的采暖是必须的。