作者簡介:我國空氣源熱泵地暖空調(diào)拓荒者——清華大學熱能工程系教授、北京清華索蘭環(huán)能技術研究所創(chuàng)始人,被譽為“空氣源熱泵地板輻射采暖先驅(qū)者”。
李元哲
2017年5月,財政部、住房和城鄉(xiāng)建設部、(原)環(huán)境保護部、國家能源局決定開展中央財政支持北方地區(qū)冬季清潔取暖試點工作,支持試點城市推進清潔取暖方式替代散煤燃燒取暖,并同步開展既有建筑節(jié)能改造,鼓勵地方政府創(chuàng)新體制機制、完善政策措施,引導企業(yè)和社會資本加大資金投入,實現(xiàn)試點地區(qū)散燒煤供暖全部“銷號”和清潔替代,形成示范帶動效應。試點工作重點支持京津冀及周邊地區(qū)大氣污染傳輸通道“2+26”城市。截至2017年冬季,北京地區(qū)煤改電的行動中,空氣源熱泵采暖取得了可喜的效果和經(jīng)驗,引起了各界的重視。但是,在繼續(xù)推進清潔取暖試點中,一些專家學者把空氣源熱泵風機盤管直接送熱風方式(空氣源熱泵熱風機)作為首推方案,理由是可以局部時間、局部空間快速啟停,節(jié)省初投資、運行費,方便調(diào)節(jié),并已被一些寒冷地區(qū)農(nóng)村用戶所認可。本人作為一個多年從事暖通空調(diào)專業(yè)的科技工作者,愿就此提出如下意見和建議。
一、熱泵是通過消耗能源做功,把處在較低溫度下的熱量提升到較高的溫度水平下釋放,以滿足熱量使用要求。對于暫不能或不宜燃煤實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)供暖的區(qū)域,熱泵采暖是使用電采暖的最好方式。熱泵采暖是否節(jié)能取決于實際工程條件、地理和氣象狀況,以及設計安裝和運行管理水平,必須因地制宜,在合適場合、適當條件下使用熱泵才能獲得真正的節(jié)能效果。
二、空氣源熱泵是從室外空氣中提取熱量,通過風機驅(qū)動室外空氣流過安裝在室外的采熱裝置(熱泵的蒸發(fā)器),獲取室外空氣中的熱量,再經(jīng)電動壓縮制取溫度更高、數(shù)量更大的熱量,室內(nèi)換熱器,制取熱水或熱風提供給用戶用于房間采暖。空氣源熱泵采暖的室內(nèi)末端可以有多種方式,包括地板輻射采暖、直接送熱風采暖和散熱器采暖等。隨著技術進步,目前,空氣源熱泵可在環(huán)境溫度-12~-20℃的極寒氣候下正常運行。
三、空氣源熱泵采暖存在多種方式,用戶選擇什么樣的末端方式必須因地制宜,考慮適宜性、經(jīng)濟性、舒適性等多種因素。空氣源熱泵產(chǎn)品最簡單的形式是分體空調(diào),即其熱源為空氣源熱泵,末端為風機盤管,冬季以熱風向室內(nèi)送暖、夏季也可供空調(diào)制冷,并且設有風量調(diào)節(jié),作為冷熱源一體機,一室一機且設備簡單、相對價廉是它的優(yōu)勢。在空氣源熱泵采暖實際推廣應用中,由于政府補貼少、用戶經(jīng)濟條件所限,推廣這種形式相對容易些。空氣源熱泵熱風機的優(yōu)點是使用者可以在部分空間、部分時間中自行調(diào)節(jié)使用,但是,考慮到以熱風供暖,舒適性較差,尤其對于家庭有老人、幼兒和已經(jīng)使用并適應“土暖氣”的家庭,以及需要持續(xù)取暖的人群更不適宜,因為它的室內(nèi)溫度場不均勻,不能給人體四周壁面輻射的溫暖,加之有吹風感,沒有傳統(tǒng)熱水散熱器供暖和地板采暖方式舒適。
四、推進北方地區(qū)清潔取暖應滿足人民日益增長的美好生活需要,不能在煤改清潔能源以后比土暖氣方式的熱舒適性更差。從系統(tǒng)節(jié)能性能和舒適性角度考慮,空氣源熱泵與熱水采暖末端結(jié)合的方式更具優(yōu)勢,尤其對城鎮(zhèn)居住建筑需要持續(xù)采暖的用戶更合適,目前,智能技術使該類熱水機組可以滿足使用者要求的室溫±℃進行調(diào)節(jié),還可以實現(xiàn)值班采暖,使室內(nèi)自來水管不凍結(jié),并可以解決熱泵的循環(huán)水管不凍結(jié)的問題。因此,建議推廣采用空氣源熱泵為熱源的混合末端采暖方案,至少在臥室采用熱水采暖末端(如散熱器),甚至在以風機盤管為末端的房間也可設置少量的值班采暖末端(如一根循環(huán)管),使風機盤管停機時室內(nèi)不至于有驟冷的感覺,并在熱泵系統(tǒng)除霜過程中也不至于使房間變冷,從而保證舒適度。例如:在北京地區(qū),最冷天水溫設為40~45℃,供回水溫差3~5℃,維持室溫18℃時可選擇一組12片的四柱813散熱器,就可滿足8~10平方米的房間采暖需求,而且散熱器總長不超過684毫米,適合安裝在窗臺下,隨著采暖季天氣的變暖,其水溫還可以不斷下調(diào),從而使熱泵系統(tǒng)更節(jié)能。然而,單純的空氣源熱泵熱風采暖由于送出熱風的溫度不能低于人體體溫,所以,其末端采暖用風機盤管的傳熱介質(zhì)溫度不宜低于45℃左右,更不能像熱水采暖末端一樣調(diào)到35℃左右,從而導致二者的節(jié)能效果、運行的經(jīng)濟性存在差異。
目前,在北方地區(qū)清潔取暖行動中,空氣源熱泵采暖方式已被越來越多的消費者所接受,但是空氣源熱泵采暖的末端方式存在多種形式,不同實現(xiàn)方式的節(jié)能效果、經(jīng)濟性、舒適度是有差別的,推廣什么方式必須因地制宜,充分發(fā)揮各種系統(tǒng)方式的優(yōu)勢。