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【大会快讯】马荣江:热风型低环境温度空气源热泵在北京农村地区的采暖应用分析

来源:暖通空调在线 2016-11-22 20:47:37
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专题
2016国际制冷技术交流会定于10月在广东珠海举办,会议由国家节能环保制冷设备工程技术研究中心(以下简称“国家工程中心”)主办..
[暖通空调在线原创]
    2016第四届国际制冷空调技术交流会于2016年11月21隆重开幕。会议由国家节能环保制冷设备工程技术研究中心、空调设备及系统运行节能国家重点实验室主办。本届大会以“绿色 •创新•应用”为主题,就行业重点领域的技术发展趋势和前沿创新成果进行探讨,重点关注技术的产业化和跨行业融合,探寻行业发展新方向。

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    2016年11月22日上午分论坛“制冷空调节能技术应用研究”上。清华大学马荣江博士作了《热风型低环境温度空气源热泵在北京农村地区的采暖应用分析》的主题报告。马博士主要从热风型低环境温度空气源热泵技术原理、案例测试等方面进行阐述。

    农村燃煤与空气污染

    目前大气污染控制成为政策关注的焦点。全国多地空气重度污染,京津冀地区影响尤为明显。《大气污染防治行动计划》要求用5年时间改善全国空气质量。《北京市2013-2017年清洁空气行动计划》要求到2017年全市PM2.5浓度比2012年下降25%。农村散煤、生物质粗放式燃烧是PM2.5排放的重要污染源。

    普通空气源热泵在寒冷地区采暖存在的主要问题

    室外温度下降,建筑热负荷增加,而空气源热泵的制热量却随着室外气温降低而逐渐减少。 一款普通3HP(匹)空气源热泵的室外环境-7℃和-20℃下制热量分别衰减21.7%和47.0%。当热泵系统冷凝温度不变时,室外气温降低将使系统蒸发温度下降,引起循环工质的吸气比容增大,导致机组吸气量降低,系统工质循环量减少,机组的制热量会急剧下降。

    环境温度降低,工质吸气压力降低,压缩比增大,排气温度迅速升高,润滑剂粘度急剧下降,性能变差。当室外温度降到一定值时,压缩机排气温度会超过允许的工作范围,压缩机会启动自动停机保护,从而出现系统短时间频繁启停或者长时间停止工作的状况。

    普通空调采用侧送风方式,导致送风口及上部区域温度高,人员活动区温度较低,垂直方向出现温度分层。在北方农村地区,农户家中现有空调大部分是常规的定频空调,低温环境下制热量较低,供热能力不足。加上一些农村地区电网不稳定,在极低电压条件下定频空调无法正常运转。再加之农村地区房屋空间和层高相比城镇商品住宅更大,采用常规的定频空调供暖温升速度相对缓慢,这些都是导致热舒适体验不佳的原因。

    低温空气源热风热泵技术改进


 
    1.低压级压缩、高压级压缩、闪蒸器
    2.冷凝器出口的制冷剂经过节流阀A一次节流,进入闪蒸器闪发,气态制冷剂上升
    3.液态制冷剂经过节流阀B二次节流,通过蒸发器换热,进入低压级压缩腔压缩至中间压力
    4.与闪蒸器出口气态制冷剂混合,进入高压级压缩腔压缩至冷凝压力
    5.与相同工况下的单级压缩相比,压缩机排气温度降低,压比减小,可以在更低的环境温度下工作,制热性能系数提高。

    低温空气源热风热泵采暖技术示范与测试结果

    普通空气源热泵冬季在寒冷地区使用存在热量需求较大时制热量不足,低温环境下运行可靠性差,热舒适性不佳等问题,不适合在寒冷地区进行采暖应用。

    热风型低环境温度空气源热泵采暖技术具有能效高、可靠性高、应用范围广的特点,相关产品通过应用双级压缩、转速可控型等技术,保证压缩机在低环境温度下的制热性能及可靠性。非常适合在寒冷地区进行采暖应用。

    针对热风型低环境温度空气源热泵用于北京农村地区采暖的可行性,课题组建立示范农宅,测试了实际采暖效果和电功率、电耗等。测试发现在北京室外气温条件下,热泵正常运行,出热快,能够营造适宜的房间温度,保温农宅单位面积采暖季电耗仅为18.40 kWh/m2。即使是未保温农宅在热泵连续运行的情况下,单位面积采暖季电耗也仅为33.74kWh/m2,这充分说明使用热风型低环境温度空气源热泵的采暖费用是非常经济的。

    热风型低环境温度空气源热泵非常适合在北京农村地区的采暖应用,应该大力推广,替代现有燃煤采暖方式。

    最后,马博士给出了如下建议:

    建议政府尽快调整相关政策,对高效、清洁、无污染的采暖技术相关设备和运行费用进行适当补贴,取消对能耗高、污染大的采暖方式的各类补贴,形成用户“愿意买,买得起,愿意用,用得起”的良性循环;同时政府应牵头协调电力公司、政府固定资产投资部门等,做好农村地区住户户表以上的电网扩容改造,为相关采暖技术的应用提供能源保障。

    对于此种采暖技术的应用,作为用户,需要注意并解决好无保温农宅辅助房间防冻或临时采暖等具体问题;同时应积极学习设备节能运行使用方法并积极实践,降低设备运行能耗。

    对于此种采暖技术的应用,作为设备研发和制造方,应积极跟踪走访用户使用情况,了解实际使用习惯和需求,收集实际使用过程中存在的问题,并研究采取有力措施积极加以解决,比如进一步改进完善低环境温度空气源热泵热风机。 
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