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空氣源熱泵供暖是否“費電” 取決于這四大因素

發布時間:2020-05-21 人氣:3614

 對空氣源熱泵供暖系統的耗電量影響較大的因素是什么?對于這個問題,估計多數空氣源熱泵用戶首先想到的,都是安裝在自家鍋爐房中的空氣源熱泵主機。但是專家和業內人士給出的回答卻是:用戶房屋圍護結構的保溫狀況——房屋圍護結構的保溫效果越好,在其它同等條件下,用戶家空氣源熱泵供暖系統的耗電量越小。

   當然,空氣源熱泵供暖系統自身性能的優劣程度、空氣源熱泵供暖系統安裝是否規范、用戶的采暖習慣是否合理,也是影響空氣源熱泵供暖系統耗電量的重要因素。

   圍護結構是否保溫是根本

   “兩個空氣源熱泵采暖用戶在室溫都達到18攝氏度的條件下,房屋保溫效果良好的用戶和房屋保溫效果較差的兩個用戶,其能耗差距可能會達到一半甚至一倍。這兩個用戶家空氣源熱泵供暖系統的耗電量,也因此會有一半甚至是一倍的差距?!标P于房屋的圍護結構對空氣源熱泵供暖系統耗電量的影響,中國建筑科學研究院環能院副院長路賓如此分析。在路賓看來,房屋的圍護結構是影響空氣源熱泵供暖系統耗電量主要的因素。

   路賓的上述分析,與中國建筑金屬結構協會輻射供暖供冷委員會專家組組長鄧有源、清華索蘭環能技術研究所所長姜蓬勃的判斷基本一致。鄧有源和姜蓬勃均認為房屋圍護結構的保溫狀況是影響空氣源供暖系統耗電量的首要因素。其中,鄧有源認為墻體的保溫狀況在影響空氣源熱泵供暖系統耗電量的所有因素中,約占40%。這與姜蓬勃的推算結果非常接近。姜蓬勃告訴記者:“農村地區普通住宅的墻體通常為‘三七墻’。這種住宅在室溫達到標準溫度時需要供暖系統提供的能耗約為35.4瓦/平方米。上述住宅的墻體在進行過保溫處理后,室溫達到標準溫度時需要供暖系統提供的能耗只有20.6瓦/平方米??梢?,同樣一套農宅,對墻體進行保溫處理后,每平方米就能節省14.8瓦的能耗(節省比例為41%——編者注)?!?/p>

   而眾所周知,房屋圍護結構的保溫狀況除了墻體是否保溫外,還包括門窗的密封性和保溫性。據專家分析,門窗是否漏風、是普通的鋁合金還是斷橋鋁、玻璃是單層還是雙層,都會影響空氣源熱泵供暖系統的耗電量。

   “空氣源熱泵供暖系統”配置是否合理是關鍵

   除去房屋圍護結構的保溫性能這一因素,影響空氣源熱泵供暖系統耗電量的因素,當屬空氣源熱泵供暖系統自身了。

   提起空氣源熱泵供暖系統,估計多數用戶首先想到的依然是自家空氣源熱泵供暖系統中的主機。也因此,他們能想到的空氣源熱泵供暖系統自身對其耗電量影響較大的依然只是上述主機。但事實上,用戶眼中的主機只是影響空氣源熱泵供暖系統耗電量的“自身因素”中的一部分。即便上述主機性能優異,與之配套的器件如水泵和末端系統如果配置得不科學、不合理,空氣源熱泵供暖系統仍然會比較“費電”。

   在專家看來,影響空氣源熱泵供暖系統耗電量的“自身因素”主要包括以下兩個方面:

   一、 機組的性能

   “煤改空氣源熱泵”用戶眼中的主機,在業內人士口中有一個專業名詞——就是空氣源熱泵供暖系統的“機組”。判斷機組性能的優劣,有一個重要指標,那就是能效比。能效比是指能源轉換效率之比,即機組加熱房間產生的功率除以消耗的功率。通俗地說,就是消耗的功率越多,能效比越低,也就越費電。

   那么,不同廠家生產的同樣合格的空氣源熱泵機組,其能效比會有差別嗎?

   路賓告訴記者,按照相關規定,能效比在2.1以上才會被視為合格產品。不同廠家的機組雖然可能都被檢測為合格,但能效比的差別卻可能很大——有的剛好達到2.1,有的卻能達到2.9。顯然,能效比為2.1的機組與能效比為2.9的機組相比,能效比相差38%。

   路賓的上述分析說明:在其他條件相同的情況下,低能效比機組在運行中的耗電量,理論上可能比高能效比機組在運行中的耗電量多38%左右。不過據姜蓬勃和路賓透露,在參與北京市2016年“煤改電”的過程中,相關單位送檢的100多臺空氣源熱泵機組,其能效比大多在2.1和2.3之間。差別并不大。

   二、相關器件配置方案的合理程度

   既然不同廠家生產的空氣源熱泵機組的能效比有高有低,那么安裝了“高能效比機組”的空氣源熱泵供暖系統,其耗電量是否一定比安裝了“低能效比機組”的空氣源熱泵供暖系統更省電呢?

   答案是否定的。

   因為安裝在采暖用戶家中的空氣源熱泵機組,在供暖的過程中不是單獨運行的,而是和與之配套的輸配系統和供暖末端一道作為一個有機的供暖系統同時運行的。因此,即便一套空氣源熱泵機組的能效比較高,但如果整個空氣源熱泵供暖系統的配置方案不合理,這套空氣源熱泵供暖系統的耗電量仍然可能比較高。

   與空氣源熱泵機組配套的水泵選擇得不合適,就可能導致整個空氣源熱泵供暖系統的耗電量比較高。

   據業內人士分析,一些企業為使空氣源熱泵機組在運行期間達到較好的供熱效果,會選擇功率偏大的水泵。比如本該為空氣源熱泵機組配套功率為400瓦的水泵,結果卻配備了一個1000瓦或者700瓦的水泵。這種配置方案盡管可能會達到一定的供暖效果,但不可避免地會使系統的運行費用增加。

   與空氣源熱泵機組配套的供暖末端類型配置得是否合適,也會影響整個空氣源熱泵供暖系統的耗電量。

   據姜蓬勃分析,假設兩個采暖用戶家的圍護結構、采暖面積、采暖習慣基本一致,且采用了同一廠家生產的同一款能效比為2.1的空氣源熱泵;假設A用戶家的采暖末端為散熱器,B用戶家的采暖末端為地暖系統;A用戶家空氣源熱泵的出水溫度設置在45攝氏度~50攝氏度之間可使室內溫度達到18攝氏度~20攝氏度,而在同一溫度要求下,B用戶家只需把出水溫度設置在30攝氏度~35攝氏度即可。這樣的話,采暖末端采用了散熱器的用戶,其空氣源熱泵供暖系統的能效比可能依然為2.1,而末端采用了地暖的用戶,其能效比會增高甚至可能達到2.8或2.9。

   

   同理,假設兩個采暖用戶家的圍護結構、采暖面積、采暖習慣基本一致,且采用了同一廠家生產的同一款能效比為2.1的空氣源熱泵、采用了同一個散熱器廠家生產的同一款散熱器,如果這兩個用戶家安裝的散熱器的數量不同,這兩個用戶家空氣源熱泵供暖系統的能效比也會不同。

   綜上所述,如果兩個采暖用戶采用的是同一個廠家的同一款空氣源熱泵,在房屋圍護結構、采暖面積、采暖習慣都非常接近的情況下,如果與空氣源熱泵機組配套的水泵和末端系統配備方案差別較大,這兩個用戶家的空氣源熱泵供暖系統的耗電量可能差別50%甚至是99.99%。

   三、控制系統的科學性

   如果把空氣源熱泵的機組、水泵和末端材料等看作確保整個空氣源熱泵供暖系統正常運行而不可缺少的“硬件”,那么,控制該系統中的相關器件運行的程序則可視為該系統不可或缺的軟件。與“硬件”會影響空氣源熱泵供暖系統的耗電量一樣,“軟件”也會影響空氣源熱泵供暖系統的耗電量。

   比如,該系統在化霜過程中涉及的機組對除霜邏輯的控制,就會影響空氣源熱泵供暖系統的耗電量。據姜蓬勃介紹,空氣源熱泵供暖系統供暖過程中的化霜,是與供熱相反的過程。因為在除霜過程中壓縮機做功卻不能夠向室內提供熱量,會比較耗電。而且在除霜結束后,設備再次運行起來時,需要先將此前降下去的溫度加熱回除霜之前的溫度。在這個過程中,如果制冷耗用了10%的時間,就意味著設備需要20%以上的時間來完成除霜工序。除霜所占的時間越短、除霜越干凈的設備,對整個空氣源熱泵供暖系統耗電量的影響越小。而如何使除霜的時間盡可能短、除霜盡可能干凈,這就與空氣源熱泵對于霜的探測和除霜邏輯的控制的程序有關。何時除霜、衡量標準是什么,都會對運行費用產生一定影響。

   因此,不同的廠家控制除霜的程序及除霜方法的不同,會對整個空氣源熱泵供暖系統的耗電量產生不同的影響。

   電輔助加熱程序同樣會影響整個空氣源熱泵供暖系統的耗電量。

   為了增強設備的安全性,當空氣源熱泵供暖系統遇到超低溫天氣時會強行啟動電輔助加熱裝置。而“何時開啟”電輔助加熱裝置就成了影響空氣源熱泵供暖系統運行費用的一個因素。不同廠家對電輔助加熱技術的控制有不同的衡量標準。清華索蘭環能技術研究所董事長王安生舉例稱,有些設備本應該在零下10攝氏度時啟動電輔助加熱,但實際卻在零下5攝氏度就啟動了。在這種狀態下,空氣源熱泵不再從空氣中汲取熱量,而是變成了一個純粹的電加熱體。這勢必會增加運行費用。

   水泵在不該運行的時候依然運行也會增加空氣源熱泵供暖系統的耗電量。

   如前文所述,為空氣源熱泵機組配備水泵是為了確保系統中水的正常流動。但何時讓水泵運行、何時讓水泵停止工作,并非所有廠家都能做到恰到好處。同方人工環境有限公司北京大區總經理霍峰分析說,即便一套空氣源熱泵供暖系統中水泵的功率是合適的,但如果這套系統中的水泵在一個供暖季內的大部分時間都在運行,它的耗電量也是不容小覷的?;舴逭f,每年二、三月份氣溫回升后,空氣源熱泵的壓縮機每天只運行5小時左右即可,但有些空氣源熱泵供暖系統中的水泵依舊是24小時不間斷運行。這時,水泵的耗電量甚至可能高于壓縮機的耗電量。所以,設計好水泵的控制程序是降低空氣源熱泵供暖系統耗電量的一個重要措施。

   總之,不論是對化霜技術、電輔助加熱技術的控制,還是對水泵運行的控制,都會影響空氣源熱泵供暖系統的耗電量。如何優化上述程序,是空氣源熱泵廠家面臨的一大考驗。

   系統安裝是否規范很重要

   對于很多空氣源熱泵廠家而言,“三分產品、七分安裝”是一句耳熟能詳的話。對于一套“配置”良好的空氣源熱泵供暖系統,如果未能得到規范的安裝,這套“配置”良好的空氣源熱泵供暖系統同樣可能比較“費電”。

   水泵安裝是否規范,會影響整個空氣源熱泵供暖系統的耗電量。據鄧有源透露,水泵的水管速度要求流速一般小于1米/秒。如果管子選小了,流速就會變大,同時泵的揚程就提高了,兩者是相互的。這樣會增加水泵的耗電量,但對運行費用的影響并不是很大。

   供暖末端材料的安裝也很重要。業內人士指出,在安裝空氣源熱泵的末端類型——散熱器前,要對室內外管道的安裝進行科學的設計。因為輸送管道的合理布局,會直接影響各個房間的供暖效果。一旦散熱器的片數和管道的安裝不合理,會導致各個房間內的室溫不均勻。如果在這樣的條件下,即便出水溫度被調高,也只會升高室內的溫度,而不能解決各個房間室溫差的現象。為了彌補“短板”房間的溫度,連同室溫達標的房間也會同時升溫,在一定程度上造成了能耗損失,增加了用戶的采暖費用。同時要結合房主對不同房間溫度的不同需求,適當增加或減少散熱器的數量。對采暖需求低的房間配置少一些的散熱器,以免造成熱量白白流失。

   采暖習慣是否科學差別大

   對于空氣源熱泵采暖用戶來說,由于“房屋的圍護結構”、“空氣源熱泵供暖系統自身”、“空氣源熱泵供暖系統的安裝”這幾個影響自家供暖系統的因素自己都無法或暫時無法左右,因此只能被動接受自家空氣源熱泵供暖系統的耗電結果。但事實上,用戶良好的采暖習慣也會對空氣源熱泵的供暖系統的耗電量產生影響。

   出水溫度的設置會影響整個空氣源熱泵供暖系統的耗電量。

   多數空氣源熱泵采暖用戶都明白,要想提高室內的溫度,調高空氣源熱泵的出水溫度即可。但并不是將設備的出水溫度設置得越高越好?;舴逯赋?,一些用戶為了節能,對系統總是想開就開,想關就關。這其實不是科學的使用方法,不一定能達到較佳的節能效果。合理的使用方法應該是依據天氣情況設定合適的出水溫度:室外溫度低時將出水溫度設置的高一些,反之將溫度調低一些。王安生也提到了另一種節能方法——按照不同房間的使用習慣,將控制溫度變成控制室內水流。比如說該房間基本上不用,應將水流量調小。

   室內房間的密閉性不良也會造成空氣源熱泵供暖系統的耗電量增加。

   很多空氣源熱泵采暖用戶在采暖期間很少打開門窗。但他們卻常常忽視室內臥室和客廳門的開關,從而導致室內空氣流動,家里的溫度總也上不去。業內人士支招說,提高室內密閉性的方法之一就是安裝窗簾。一些農村地區的客廳窗戶較大,即使是在窗外已經加了一層圍護玻璃,為了保持室內的溫度,也需要在室內加一條隔熱的窗簾。也就是說,密閉性不良的室內比密閉性良好的房間會造成更多的能耗,相應也會產生更多的運行費用。

   綜上所述,影響空氣源熱泵運行費用的因素是多方面的。王安生在對影響運行費用的因素進行分析時,再三強調“系統”理念在整個空氣源熱泵設計、施工、安裝整個環節中的重要性。一旦整個系統的配置不合理,就算是設備的技術足夠高,能耗也并不一定會少。而結果除了體現在供暖效果的差異上,直接的反映就是影響運行費用。

   山東某節能裝備有限公司董事長也同樣表示,影響運行費用高低的因素包括低溫能效、換熱效果、除霜效果、泵水力的配置、圍護結構等等。在安裝空氣源熱泵供暖系統的安裝過程中,一些廠家不懂建筑、不懂圍護結構,其中也不乏一些廠家對空氣源熱泵機組不太了解。如果不從“系統”方面出發,勢必會影響用戶的采暖效果以及運行費用。


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