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燃?xì)夤岷碗姽釋Ρ龋ㄈ細(xì)獠膳碗姴膳容^)_哪種空氣能好

1電采暖的三種形式

電采暖的形式有三種:1)電熱膜供暖是供暖方式之一,它是一種以電力為能源,通過紅外線輻射進(jìn)行傳熱的新型供暖方式。2)電鍋爐也稱電加熱鍋爐、電熱鍋爐,它是以電力為能源并將其轉(zhuǎn)化成為熱能,從而經(jīng)過鍋爐轉(zhuǎn)換,向外輸出具有一定熱能的蒸汽、高溫水或有機熱載體的鍋爐設(shè)備。3)空氣源熱泵主要由電動機、壓縮機、工質(zhì)冷凝換熱器和工質(zhì)蒸發(fā)換熱器組成。電動機驅(qū)動壓縮機,對工質(zhì)進(jìn)行壓縮,使之進(jìn)行冷凝、蒸發(fā)循環(huán)。

2燃?xì)獠膳療崴疇t

燃?xì)獠膳療崴疇t是具有采暖功能和熱水功能的一種燃?xì)馄骶?。采暖水通過熱交換器吸收燃?xì)馊紵筢尫懦龅臒崃?,是一次換熱。采暖水通過換熱器加熱生活熱水,生活熱水不直接與熱煙氣接觸,是二次換熱。燃燒用的空氣取自室外,燃燒后的煙氣排至室外。采暖水在內(nèi)置循環(huán)泵的動力下從出水口流出經(jīng)室內(nèi)的暖氣片或地暖管與室內(nèi)的冷空氣換熱后經(jīng)回水口流回?zé)峤粨Q器,與煙氣換熱。

3四種形式運行費用對比

3.1供暖費用的比較

設(shè)供暖房屋面積為120 m2,采暖熱指標(biāo)為40 W/m2,年采暖時間為120天,每天采暖時間為24 h。運行費用計算方法如下:

(1)供熱能力計算:一個采暖季所需熱量為:Qh=q×S×T×t×/1000=40×120×120×24/1000=13824kWh=49766MJ。

式中:Q—供熱能力kW;q—采暖熱指標(biāo)W/(m2·h);S—采暖房面積m2;Qh—采暖季所需熱量kWh;T—天數(shù),天;t—每天小時數(shù),h/天。

這間房屋采暖需要供熱能力為4.8kW。

(2)采暖費用計算:設(shè)天然氣高位熱值為36MJ/m3。天然氣價格按2016年1月1日起邯鄲市主城區(qū)居民生活管道用氣實行階梯價格,用電電壓等級不滿1千伏的用戶,第一檔峰段電價為每千瓦時0.55元、谷段電價為0.3元,電價取平均值0.42元/kWh。設(shè)空氣源熱泵的制熱性能系數(shù)COP為3.0,燃?xì)獠膳療崴疇t熱效率90%,電熱膜熱效率100%,電鍋爐熱效率100%。四種供熱方式的年采暖費用見表1。表1數(shù)據(jù)表明,電鍋爐和發(fā)熱電纜/電熱膜費用最高,不具備競爭力。

眾所周知,電價一直是國家補貼,實際的電價應(yīng)該是多少呢?從天然氣直接轉(zhuǎn)換為電能,不考慮其他任何成本,蒸汽輪機燃?xì)廨啓C聯(lián)合循環(huán)的發(fā)電效率較高,可達(dá)到50%,所以1 m3氣可發(fā)5度電,也就是0.2 m3氣發(fā)一度電。以山西太原為例,當(dāng)前煤炭發(fā)電成本為0.3元/kWh左右,而國內(nèi)天然氣發(fā)電成本隨機組不同而異,約為0.7~1.0元/kWh,是煤炭發(fā)電成本的2~3倍。

3.2其他因素對供暖費用的影響

(1)補貼力度:在2014上海分布式能源國際論壇上,有專家透露,上海、長沙兩地都已推出針對天然氣分布式能源的補貼政策,而北京市的補貼標(biāo)準(zhǔn)也將出爐,專家認(rèn)為補貼力度將達(dá)到0.2元/kWh。以0.8元/kWh計算,一個采暖季空氣源熱泵的費用是3733元。3733元是按空氣源熱泵采暖季的綜合能效比COP為3計算的。

(2)氣候條件:空氣熱能作為空氣源熱泵的主要熱源,氣溫高低直接影響到空氣源熱泵機組的空氣源熱泵的制熱性能系數(shù)COP值;當(dāng)氣溫接近零度時,空氣源熱泵機組蒸發(fā)器容易結(jié)霜,智能除霜會增加機組能耗,也會降低空氣源熱泵機組的空氣源熱泵的制熱性能系數(shù)COP值。當(dāng)空氣溫度低于零度時,機組效率下降,并且當(dāng)環(huán)境溫度低于-5℃時,機組效率極低,甚至無法開機冬季室外機組需要頻繁停機除霜,其結(jié)果是除霜損失約占熱泵總能耗的10.2%,如普通3P機就要增加300瓦電能浪費。有些地區(qū)因為空氣濕度大,一般當(dāng)環(huán)境溫度5℃時外機就開始結(jié)霜。使用5年的老機組8℃左右就開始結(jié)霜。輔助加熱時空氣源熱泵的制熱性能系數(shù)COP要小于1。

邯鄲屬典型的暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候,日照充足,雨熱同期,干冷同季,隨著四季的明顯交替,依次呈現(xiàn)春季干旱少雨,夏季炎熱多雨,秋季溫和涼爽,冬季寒冷干燥。年平均氣溫14℃,最冷月份(一月)平均氣溫-2.5℃,極端最低氣溫-20℃,最熱月份(七月)平均氣溫27℃,極端最高氣溫42.5℃,全年無霜期200天,年日照2557小時。根據(jù)邯鄲采暖季的氣溫圖表統(tǒng)計(版面問題,省略部分圖表)可知:120天采暖季內(nèi)最高氣溫低于5度的天數(shù)33天,最低氣溫低于0度的有86天,超過2/3的天數(shù)內(nèi)空氣源熱泵運行在除霜狀態(tài)。

根據(jù)以恩施地區(qū)為例空氣源熱泵在冬季結(jié)霜工況下供熱性能研究數(shù)據(jù),可類推邯鄲地區(qū)一個采暖季將會有40%的時間在制熱性能系數(shù)COP值小于1的狀態(tài)運行。電價按0.42元/kWh,按40%的天數(shù)在制熱性能系數(shù)COP值等于1的狀態(tài)運行,60%的天數(shù)在制熱性能系數(shù)COP值等于3的狀態(tài)運行,一個冬季采暖費用要3476元。電價按0.8元/kWh,按40%的天數(shù)在制熱性能系數(shù)COP值等于1的狀態(tài)運行,60%的天數(shù)在制熱性能系數(shù)COP值等于3的狀態(tài)運行,一個冬季采暖費用要6620元??諝庠礋岜玫氖″X只是用戶的支出省了,而這是建立在國家補助的基礎(chǔ)上,用戶量越多國家補助的就越多。

4結(jié)語

空氣源熱泵的理想高效工作區(qū)與采暖用戶的大量供熱需求區(qū)從時間看是偏離的。簡單地說,就是一年之中用戶在三九天比剛?cè)攵瑫r每天需要的熱量更大,用戶在夜里10點比下午兩點更迫切需要供熱。這些時間段反而是空氣源熱泵能效相對比較差的時候。我們需要去考慮,在不利工況時間段內(nèi),用戶最基本的供暖效果。所以,空氣源熱泵并不能真正取代壁掛爐在分戶采暖應(yīng)用中的地位。但空氣源熱泵在特定的工況及時間內(nèi)的制熱性能系數(shù)COP還是非常高的,可以作為壁掛爐供暖的有效補充。所以采用混合能源集成系統(tǒng)是保證用戶生活需求及舒適度的同時,最大化地降低整體運行能耗的更好選擇。目前在全球一些重要分戶供暖市場已經(jīng)得到大量應(yīng)用。(本文發(fā)表于《供熱制冷》雜志9月刊技術(shù)交流欄目)作者:蔡志鵬1何貴龍2(1東莞新奧燃?xì)庥邢薰?中國市政工程華北設(shè)計研究總院)

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