随着暖通技术的发展,地暖作为较高舒适度、安全性、美观、兼具隔音等特点,越来越受到人们的喜爱,特别是长江以南地区,更是成为了一种时尚。进入地暖行业的企业也越来越多,地暖公司数量呈倍增趋势,如上海市有地暖公司1000多家、南京有近600家地暖公司,2010年较2008年增长了50%。在此市场背景下,诸多空调企业也纷纷涉足地暖市场。从全国各地的大金PROSHOP店、美的、约克空调销售安装等企业来看,大约60%以上的空调安装企业进入了地暖市场。 二、空气源热泵地板采暖应用的技术分析 如前所述,目前空气源热泵有两种可在寒冷地区供暖,一是空气-空气系统,另一种是空气源热泵地板采暖系统,后者构造较简单舒适并节能。但众多的人对它的技术可行性存在疑虑,集中起来有三点,以下提出并进行分析。 (1)在寒冷地区,或者说大气温度低于-5℃后,供水温度就要降低。其实在压缩机允许的运行工况范围内,当机组的出力与供暖负荷平衡时,供水温度不会下降。 (2)压缩机允许的运行工况见表1 (表1 全封闭涡旋压缩机的使用范围)
(表2活塞式压缩机的使用条件)
地板采暖所需供水温度;我国2007年制定的关于低温辐射地板采暖的标准中列出的在不同水温下,不同地板结构,地板提供热的有效散热量。见表3
(4)在寒冷地区空气-水热泵的工作条件 以京津地区为例,近年冬季出现的最低气温为-15℃,如上述,当室外气温为-15℃时,以R22为制冷剂的蒸发压力约为1.293kg/cm2左右,冷凝压力与蒸发压力之差<14kg/cm2。而如果以R12的替代工质415B为制冷剂时,其最大工作压差会更小些。 最大工作压差是控制排气温度,保护润滑油的,对于回气冷却电动机的全封闭式压缩机尤其是螺杆式压缩机,上述最大压差还可以放宽。由上表1表2可见,全封闭的压缩机的使用范围适合空气源热泵地板采暖。 上述论证在诸多工程实例中获得了证实。 (5)空气源热泵机组容量的确定:如何确定此类热泵的大小很重要,前面已述及,当室外气温低于标准工况所制定的7℃时,空气源热泵的供热量会下降,所以设计者不能根据标准工况的供热量选用机组,而应该按照用户所在地区的供暖设计工况及热泵在所需供水温度下的供热量来选用机组。 北京某研究所的代表性产品FRS-8在家电所进行了性能测试,数据结果见下图
机组容量应在冬季采暖和夏季制冷所需容量中选择大者。 夏季制冷时机组容量=当地用户建筑空调设计负荷w/m2*用户的建筑面积m2*各房间同时使用系数 冬季采暖机组容量(地板采暖)=当地用户建筑采暖设计负荷w/m2*用户的建筑面积(m2)*(0.85~0.9)/(1-β)式中:β(供热量下降百分率)值见图,图中COP=供热量(kw)/机组全部耗电。 对长江流域在确定机组容量时,应考虑除霜的影响,适当加大机组容量。 (6)提高在寒冷天气时的压缩机回气量的问题:
空气源热泵在低温下工作时,蒸发压力很低,对一般的制冷剂来说其比容会大幅度下降,因此返回压缩机的质量流率就大大下降。因而不但使压缩机的出力下降,而且,制冷剂携带的润滑油也少了,致使压缩过程润滑恶化,摩擦损失加大,排气温度升高,会导致润滑油碳化,电机工况恶化,以致烧毁。图2表示出一种简单的增补回气的办法,即在气液分离器中加装一套盘管,使夹杂液滴的回汽与冷凝器出口的液体在图2所示的盘管上进行热交换,从而一方面使冷凝器过冷,增加放热量,另一方面回汽中的液体在蒸发,增加压缩机的回汽量,这是一种简单而又增效的方法。 (7)其他技术进展:为适应或扩大空气源热泵在寒冷地区的应用,目前还有以下的技术。 ①制冷剂的进一步研制:目前我国广泛使用的R22制冷剂存在着冷凝压力高,排汽温度高,因而限制了热泵供水温度的缺点。近期国内也研制出了不少新的工质,如HFC123、HFC134A等。相同的冷凝温度下,温度可以降低30%,而排汽温度也下降,换句话说,在相同的压缩机使用条件下,其供热温度可以提高许多。但它们的比热小、比容大,而且HFC134A有室温效应。因而压缩机及热泵系统体积庞大,且能效比较低。其他如410、407、415、418等混合工质双组分的,也是不破坏大气的环保工质。由于热泵在热水供应和空调除湿用需要更高的供水温度,最近还研制出一些高温工质,如DY5,正在被研究机构试用。 ②压缩机变频技术 ③对压缩机的低压回汽进行补气 ④对压缩机的电机进行冷却,或油路的冷却。 三、空气源热泵地板采暖的工程实例 案例一、天鸿集团建设的曙光花园 室内于2001-2002冬季安装了空气源热泵地板采暖,地面为陶瓷砖。经中国家电所提供的电功率表及铂电阻测温仪,天鸿集团监测,全冬季逐日记录,结果为:热泵地暖的耗电量为20-30度/m2,比燃气炉节省58%的采暖费。案例二、2004年国家发改委信息传播中心再次指定由黑龙江节能监测中心对推广的典型工程案例进行实地测试,统计分析对其技术原理、节能指标、经济效益、市场能力等进行综合分析得出的结论是:该系统结合了地板采暖和热泵的节能优势以第82个“最佳节能产品”案例向全国推广。 案例三、09-10年冬季,北京地区经受历史罕见的寒冬,元月6日,地板协会邀请河北、山东等关注这项采暖技术的人员组成一个参观团,对世界公园、颐西山庄、清华阳光生产基地等诸多用户进行考察,详细描述见《中国建设报》2010年1月14日第七版《品质,在低温天气中闪光》 案例四、2012年1月北京鸿博家园经济适用房应用,位于北京南四环十八里店南桥以东,小区内楼房均为17-22层板楼。本样板房位于8层中,房型属南北通透户型。本栋楼外围护结构为钢筋混凝土外墙加外保温做法,整体厚度为30cm,其中保温层厚度为5cm。外窗为塑钢窗,玻璃均为中空玻璃。本房建筑面积为82平方米。户内为59㎡。详情参见《高效末端技术在建筑节能中的实践与应用》 四、结论 空调制冷+地面供暖(即空气源热泵地板采暖)在我国黄河,长江流域推广技术成熟,节能减排效益显著,对于用户来说节省成本;而且不影响水文地质、无烟尘排放属于绿色节能型系统,符合国情和人们的需要,因此推广潜力巨大。 |