郑州太阳能空气源热泵专项方案

太阳能空气源热泵采暖方案.8.21目录1 立项依据 11.1 行业发展趋势 11.2 中央经济政策 22 系统原理 43 负荷计算 63.1 项目概况 63.2 负荷计算 64 设备选型 85 经济性分析 95.1 运行费用 95.2 投资回收年限 9立项依据多年来，因为来中国在基础建设方面投入不停加大，造成建筑总量也急剧攀升，加上大家对生活环境舒适度要求连续提升，建筑能耗一直呈直线上升之势。尤其是建筑能耗中采暖和空调部分占建筑总能耗65%，热水供给占15%，照明电器占14%，其它占6%。不停增加能源消耗使中国资源储量大幅降低、环境恶化，这种情况造成气候变得越来越异常。为了降低资源和能源过分消耗，实现可连续发展目标，中国政府加紧制订和推进节能减排政策，努力争取最大程度地提升能源利用效率，而且取得了初步结果，现阶段中国单位中国生产总值能源消耗正在逐年降低。数据显示，过去六年，中国万元中国生产总值能源消耗累计下降21%。中国政府在“十二五”计划中提出，到，单位中国生产总值能耗要比年降低16%，单位中国生产总值二氧化碳排放比年降低17%。可见节能减排已经被提升到了一个新高度。节能减排出路关键有：降低一次能源多种损失和浪费，提升能源利用效率，从而降低能源使用量；尝试利用低品位能源(如太阳能、空气、水、土壤)替换高端能源(如电能、石油、煤)，从而节省高端能源。热泵就能实现将低品位能源转化成高端能源目标。本方案利用太阳能+空气源热泵方法突破了传统换热器中热泵工质只能和单一气态或液态热源进行换热模式，可实现热泵工质在同一换热器中和空气和太阳能热媒两种热源进行同时整合换热，实现对太阳能、空气两种热源同时复合利用，提升系统整体利用经济性。下边针对行业发展趋势，经济政策和企业优势分别介绍本案立项依据。行业发展趋势依据单一空气源热泵、单一太阳能热泵及多换热器切换式太阳能-空气双热源热泵优缺点，提出了一个新型太阳能-空气复合热源热泵系统，实现了对空气、太阳能两种可再生能源综合利用和优势互补，尤其适合中国严寒地域城镇别墅住宅和乡村独立住宅空调采暖及卫生热水需求，对改善城市生态环境，引领新农村住宅环境建设，提供了一个可行技术方案。伴随国民经济发展，中国城镇建设步伐日益加紧。《国家中长久科学和技术发展计划纲要（-）》和《国家国民经济和社会发展第十一个五年计划纲要》提出提升住宅功效和质量，节省有限资源，改善生态环境，引导城镇健康发展。既能满足社会和心理需要，又含有良好生活环境和舒适度较高居住建筑，已成为大家追求和梦想实现愿望。本案为满足各类建筑空调采暖需求提供了一个新技术方法，尤其适用用城市别墅和农村独立住宅，可实现提升城镇建筑生活环境和舒适度，引领城镇化建设发展。空气源热泵即是以空气为热源，能够以较低能量消耗，实现把低品位热能输送至高端热能功效，能大量利用自然资源和余热资源中热量，有效降低了输入能很好地满足了冬季采暖要求。含有安装使用方便、能量利用效率高、降低温室效应、环境保护等优点，在世界范围内得到广泛应用。然而，空气源热泵应用于严寒地域冬季制热时，伴随室外环境温度降低，制冷剂吸气比容增大，使得机组吸气量伴随外温降低快速下降，机组制热量也对应按百分比下降，而且伴随室外环境温度降低，吸气压力降低,压缩机压比增大，机组压力比严重偏离最优值，系统压缩过程严重偏离正常压缩过程，造成机组排气温度急剧上升。压缩比增大造成压缩机输气系数输气量及效率下降，同时压缩机排气温度过高,使润滑油粘度急剧下降，影响压缩机润滑。压缩比过大使得热泵在北方最严寒时候无法正常运行，压缩机排气温度超温，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严寒地域推广应用。《国家中长久科学和技术发展计划纲要》将太阳能建筑一体化技术做为建筑节能关键路径之一，努力争取使可再生能源在建筑中应用得到发展。不过，现在太阳能热利用在建筑中应用关键以太阳能生活热水为主，将太阳能应用于能耗较大建筑采暖仍然受到技术和投资较大等方面制约。冬季采暖需要较大热量，但冬季太阳能辐照量又相对较小，如直接将一般太阳能热水系统用于太阳能采暖，需要几倍于太阳能生活热水集热面积，即使根据太阳能确保率进行设计，太阳能集热设备初投资较高，设备回收期长，且因为冬季太阳能辐照情况较差，难以实现连续可靠供暖运行，且建筑屋面面积也难以满足太阳能集热设备安装需要。现在太阳能直接采暖仅在太阳能资源丰富地域小型建筑中进行小规模示范应用，难以实现在城市建筑采暖中大规模应用。在一样环境温度下，降低集热器进口温度能够提升集热效率，所以，采取低温太阳能热水系统作为空气源热泵辅助热源，能够有效提升空气源热泵蒸发温度，实现空气源热泵全天候连续、高效供暖运行，同时还可提升集热效率，大大降低所需要太阳能集热设备安装面积。所以集合两种方法，优势互补是提升经济性有效路径。中央经济政策国家主席习近平在6月13日主持召开中央财经领导小组第六次会议，在讲话中指出：经过长久发展，中国已成为世界上最大能源生产国和消费国，面临着能源需求压力巨大、能源供给制约较多、能源生产和消费对生态环境损害严重、能源技术水平总体落后等挑战。传统能源使用方法，严重污染空气，也是造成现今各大城市“雾霾”天气关键原因之一。空气能是一个朝阳产业，空气无处不在，其高效、清洁是很多有机能源所不能及，空气能热泵涵盖面很广泛，如采暖领域、烘干领域、高温领域、热水领域等几大领域。

从采暖方面，据工信部统计，截止，工业锅炉达成了62.4万台，年能源消耗量大约在6.4亿吨标煤，占全国能源消费总量18%。北京地方计划显示，到底，京津冀和山东省压减煤炭消费总量8,300万吨。到时，前期集中供热小区采暖、新开发小区采暖等相关问题成为政府首先处理民生问题。还面临天然气等有机能源涨价、新型城镇化建设等突出问题，到时，集中供热小区采暖、新开发小区采暖、燃煤锅炉改造等相关问题成为政府首先处理民生问题，清洁能源替换燃煤、燃油锅炉是大势所趋。混合太阳能和空气源热泵从热水领域，可替换全部传统热水设备，通常有用热水场所全部能够应用。总而言之，混合太阳能和空气源热泵应用，综合了应用优势，在北方光照资源丰富地域和偏远热力供给匮乏地域，需求旺盛，前景宽广，这也将成为中国乃至全球瞩目标新星，是为节能环境保护产业主导。系统原理空气源热泵热水器是一个高效集热并转移热量装置，由压缩机、电子膨胀阀、干燥过滤器、四通阀、蒸发器、冷凝器、风机等关键部件组成用。

空气源热泵利用了逆卡诺原理，由电能驱动热泵中压缩机从蒸发器中吸入低温低压气体制冷剂，经过做功将制冷剂压缩成高温高压气体，然后进入冷凝器和水交换热量，在冷凝器中被冷凝成低温液体而释放出大量热量，水吸收其释放出热量而温度不停上升。被冷凝高压低温液体经膨胀阀节流降压后，在蒸发器中经过风扇作用，吸收周围空气热量从而挥发成低压气体，又被吸入压缩机中压缩，这么反复循环，从而取得55℃以上热水。太阳能热水系统由太阳能集热器、贮水箱、管道、控制设备四部分组成，是利用太阳辐射能加热水装置。太阳能热水系统指利用传热工质内部温度梯度产生密度差所形成自然对流进行循环热水系统。该系统结构简单且不需要附加动力，在自然循环中，贮水箱置于太阳能集热器上方，是为了确保必需热虹吸压头，太阳能热水系统运行过程是：水经过太阳能集热器时，吸搜集热器所吸收太阳辐射能后，温度则升高，升温后热水经过上循环管进入贮水箱上部，同时，水箱底部冷水经过下循环管流入集热器，如此形成循环。运行一段时间以后，贮水箱中水温就会分层，上层水温达成送水温度。在用水同时，补水箱给贮热水箱底部补送冷水，贮水箱中上层热水则被顶出使用。浮球阀控制补水箱水位。图1空气源热泵运行原理图图2太阳能和空气源热泵结合运行原理图负荷计算项目概况本项目为郑州市1万平米居住建筑供暖。郑州室外采暖计算温度-5℃，供暖时间为120天。热指标45w，预采取空气源热泵和太阳能真空管相结合形式进行供暖。负荷计算表1.热负荷计算表时间负荷（kw）温度负荷系数（%）热负荷（kwh）00:00-01:00450-465%292.501:00-02:00450-465%292.502:00-03:00450-465%292.503:00-04:00450-465%292.504:00-05:00450-5100%45005:00-06:00450-5100%45006:00-07:00450-5100%45007:00-08:00450-465%292.508:00-09:00450-469%310.509:00-10:00450-367%301.510:00-11:00450-265%292.511:00-12:00450-265%292.512:00-13:00450-163%283.513:00-14:00450-163%283.514:00-15:00450159%265.515:00-16:00450159%265.516:00-17:00450257%256.517:00-18:00450257%256.518:00-19:00450257%256.519:00-20:00450257%256.520:00-21:00450155%247.521:00-22:00450155%247.522:00-23:00450-159%265.523:00-24:00450-261%274.5采暖全天累计热负荷24

小时7168.5设备选型需要供暖负荷7168.5kwh，功率为299kw，计算得需要50kw空气源热泵6台。设备表以下：表2.设备表设备名称参数数量单价/万元总价/万元空气源热泵能效2.5；供热功率50kw；输入功率20kw6台3.722.2太阳能集热器（可选）300w/m333m0.133.3移动储热罐（可选）3kw/立方35立方0.155.25管网0.15元/w5水泵0.15元/w5换热器3水箱2500元/立方1软水1加药1控制0.15元/w5安装5地暖（可选）70元/平70表3.初始投资分析表初始投资初始投资地暖安装70万空气源热泵22.2万；假如应用移动储热或太阳能则为14.8万太阳能集热器33.3万移动储热罐5.25万（未考虑运输成本）附件及安装26万初始投资：空气源热泵系统：48.2万；48.2元/平空气源热泵加太阳能：74.1万；74.1元/平空气源热泵加移动储热罐：46.05万；46.05元/平空气源热泵加地暖安装：118.2万；118.2元/平经济性分析运行费用空气源热泵输入总功率为120kw。水泵功率根据供暖总功率2%计算为6kw。耗电总功率为126kw。根据电价为0.56元/度。系统每十二个月耗电费用为126X0.56X120X24X0.4=81285元，即供暖耗电费用为8.1元/平米/年。运行管理费根据每十二个月6万元计算得每十二个月运行费用为8.1+6=14.1万元。投资回收年限开口费收取45元/平，共45万元，初始投资48.2万元，取暖费22元/平/年。回