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空气能热泵,“煤改电”中遇到的常见问题
256 2020/03/18

目前为止,整个北京市的总采购量有望在25~30亿,在很多人眼里的名副其实的大金矿。市场容量大,政府补贴多,而且一做就可能是几百套、上千套。事实上,在这些看得见的“光鲜”背后,困难也不在少数。

 

北京煤改电实则挑战很大

 

北京农村“煤改电”项目大多都是改造工程,民房大都在100~150平米,高度一般在3米左右,多采用烧煤和暖气片采暖。只有少部分是新建的节能建筑末端为地暖。做过的人都知道,改造项目相对来说要复杂也困难的多。这里面有太多未知的因素,比如说地暖管的铺设情况、散热片的老化程度、管道的热损耗、水泵的大小等等,这里面有太多未知的因素,很多东西你并不知道。

 

而这些未知的因素可能会成为导致热泵机组运行效果达不到的罪魁祸首。到那时候,用户不会听你解释为什么热不起来,只会说热泵机器有问题。如果房间温度不够,或者出现其他问题,农户肯定会对项目不满意,而他们的满意度将会成为你是否能拿到政府相关补贴的重要依据,如果用户不在验收单上签字,那再多的补贴也只是水中月、雾中花,拿不到手。

 


如果末端在原来散热器基础上,加装暖气片数这种方式如果走得通,供暖效果和采暖费用又能够合理的话,不管对于企业施工难度和还是资金投入,都将是个极大的利好。而加装暖气片的方法能不能行得通,跟三点有关:房屋能耗、系统进水温度、末端散热量。

 

农户房屋保温做的如何?

 

旧房年代久远,保温效果差、气密性差和采暖能耗高。解决这一问题的有效途径是改善窗、墙及屋顶的保温性能,提高门窗的气密性。1980年北京通用的供暖设计热负荷为80W/㎡,目前城区要求室内的供热指标为52W/㎡。鉴于农村地区的房屋建造时间较久,且节能保温性能相对城市较差,因此改造提升的空间还是很大的。从各区县政府对“2016年农民住宅抗震节能改造工程”招投标的情况来看,政府出资改造分为“外墙保温”和“门窗改造”两部分。门窗改造的均价在350元/㎡,外墙保温的均价在130元/㎡左右。资金投入上也还比较充裕。

 

按照专家的预计,北京地区采用聚苯板外保温进行节能改造的农宅节能率达可达61%以上。但是据很多调研过农户保温改造的企业谈,效果不会有如此理想。如果能够能耗降低一半,即达到40W/㎡,则空气能热泵加末端暖气片系统的压力会小很多。因此就有中标企业提出,我们能不能想些低成本的方法为农户房间做好保温?可能我们绞尽脑汁的给主机提高5℃进水温度,效果还不如给窗子上贴层保温膜

 

高温热泵可行吗?

 

普通空气能热泵应用于黄河流域、华北等寒冷地区时其性能非常低,甚至无法运行。主要原因是普通空气能热泵应用于寒冷地区时,随着室外环境温度的降低,制冷剂质量流量下降,供热量急剧减少,压缩机排气温度随着压缩比的升高而急剧升高,使机组无法正常运行或运行可靠性降低,长期运行必然会严重损坏压缩机。这就需要有效的解决方案,来改善热泵机组在低温环境下的性能。

 

随着压缩机技术的进步,目前主要通过这样几种方式:通过采用喷焓技术、变频技术或分级压缩技术的压缩机来提高工作温差,或采用高温热泵机组。其它手段如防底盘结冰、管路防冻、电子膨胀阀控制、电控智能化等,都是采暖热泵的常规技术配置。

 

喷焓技术是增加低温回气量来提高低温能力,排气温度过高时可喷液降温保护;变频技术是提高运行频率弥补低温能力衰减,接近目标水温时降频提高能效,遇到故障点还可降频保护;分级压缩是确保热泵在大温差下运行正常,同样压比下,减轻压缩机负荷,让压缩机更轻松工作,保证系统可靠性。

 

这几种措施同时使用的话,空气能热泵机组在65度的温差下正常工作是可以保证的,即在-20℃时理论上具备生产45℃水温的能力。如果只用其中的两种或一种,则效果可能会有所下降,用户体验也会有变化。

 

为了让热泵机组能够给暖气片采暖,高温热泵现在很多厂家都有生产,水温可以做到65℃。有企业生产的复叠式高温机可以稳定做到70℃水温,也在河北、北京有成功案例。但用高温热泵带暖气片,温度是上去了,效果也很好,但后期的运行费用也跟着上升了。此外,热泵机组在高温的状况下长期运行,稳定性和使用寿命到底如何?这条路是否真正走得通,要等待市场的验证。

 

能不能多加几组暖气片?

 

如果主机水温不能提高,那么还有个手段就是增加暖气片。这种方法是目前尝试较多的。据有经验的企业介绍,如对未进行节能改造的房屋添加聚苯板外保温,使其保温性能增加采暖能耗降低。那么需要增加的散热器片数随供回水温度发生变化,但总体来看最多为原来的一倍(实际需增加的片数应小于这个数值)。


根据北京建筑大学杨茜等人的研究论文《空气能热泵散热器供暖系统在农村地区的应用分析》中提到:如果在房屋外表面加聚苯板外保温。该类建筑的热指标可以接近于52W/㎡。由于机组制取的高温水最高不会超过50℃,最高出水温设为45℃。当供回水温差取5℃时,不同供回水温度时,满足室内温度要求需要的散热器片数,见下表。



具体到耗电量和极端天气下使用效果,该论文得出结论:测试期间,采暖房间的平均温度为17.86℃,在16~18℃内波动。该系统运行68天的电耗为2462.96度。若按一个供暖季为110天计算。合一供暖季内累计耗电3984.2度。按照现行的煤改电专项用电,总电费约为996元。

 

如果抛弃传统的铸铁暖气片,使用新型的铝翅片或国外的一些其他低温暖气片,把供水温度降低,在某个方面来说,也提高了热泵机组的能效和稳定性。但事实上,这种方式推广的难度还要更大一些:一个是价格上一般客户难以接受,这些低温暖气片都是国外产品,价格都非常高;还有就是这些国外的低温暖气片和空气能的结合效果究竟如何没有谁能够保证,在机组选型上也缺少相应的一些数据,目前大都还在摸索。

 

访谈中,很多代理商和企业提出,既然如此麻烦不如直接拆掉换新的了事,但是成本确实是不得不考虑的问题。从今年煤改电的中标均价来看,占最大量的5P机均价在24000~27000元之间。这个价格还要去负担农户家中的末端改造、锅炉拆装,还包含水泵、缓冲水箱、电加热等各类配件,还有各类中间费用,所以换新并没有那么任性。

 

其他问题

 

带暖气片的机器又分两种情况的应用,第一类就是新空气能热泵加暖气片系统中新设计的暖气片,这种比较安全,对质量和效果知根知底。另外一种是旧的暖气片的改造,使用多年的铸铁暖气片。这类暖气片最大问题是内部的生锈和结垢,而且是很难清理干净,杂质往往会卡住水泵。这些问题,设计方案时不得不考虑到。

 

还有,北京农村的民房大都有正房和厢房,水管走的比较长,因此散热也比较快,水管里水温也降得快,主机这时候就会不停地启停。

 

此外,很多农户原来都是用的暖气片作为采暖末端,在烧煤时出水温很高,管道里水的压力大,膨胀系数也很高,所以水很容易就上去了。现在换成空气源热泵产品作为热源,出水温度和烧煤时相比要低很多,管道里也没有那么大的压力了。这个时候如果还是原来的水泵肯定不够,这样水流量就会不够,管道里的水换热速度也会降下来,造成房间里温度上不去。如果要换水泵也要考虑很多因素,因为压力大了很容易造成管道漏水,不是换个大一点的水泵就可以的。

 

空气能带暖气片还有种方式是做一个二次系统,加管道电加热。不管怎么做,需要注意的是,带暖气片比带地暖耗电量要高,要预先要跟农户说好。而且在极寒天气下室内温度会略低一点,有时候会在16~18℃左右,就看客户能不能接受。客户就是上帝,事关我们能否拿到剩下的40%的工程款(验收完了60%,第一个采暖季过了20%,第二年15%,留5%作为质保),不可不慎。

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