鄭州太陽(yáng)能空氣源熱泵方案鄭州太陽(yáng)能空氣源熱泵方案鄭州太陽(yáng)能空氣源熱泵方案資料僅供參考文件編號(hào)：2022年4月鄭州太陽(yáng)能空氣源熱泵方案版本號(hào)：A修改號(hào)：1頁(yè)次：1.0審核：批準(zhǔn):發(fā)布日期：太陽(yáng)能空氣源熱泵采暖方案目錄1 立項(xiàng)依據(jù) 1 行業(yè)發(fā)展趨勢(shì) 1 中央經(jīng)濟(jì)政策 22 系統(tǒng)原理 43 負(fù)荷計(jì)算 6 項(xiàng)目概況 6 負(fù)荷計(jì)算 64 設(shè)備選型 85 經(jīng)濟(jì)性分析 9 運(yùn)行費(fèi)用 9 投資回收年限 9立項(xiàng)依據(jù)近年來，由于來我國(guó)在基礎(chǔ)建設(shè)方面的投入不斷加大，導(dǎo)致建筑總量也急劇攀升，加上人們對(duì)生活環(huán)境的舒適度要求持續(xù)提高，建筑能耗一直呈直線上升之勢(shì)。特別是建筑能耗中采暖和空調(diào)的部分占建筑總能耗的65%，熱水供應(yīng)占15%，照明電器占14%，其他占6%。不斷增長(zhǎng)的能源消耗使我國(guó)的資源儲(chǔ)量大幅減少、環(huán)境惡化，這種情況導(dǎo)致氣候變得越來越異常。為了減少資源和能源的過度消耗，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，我國(guó)政府加緊制訂和推進(jìn)節(jié)能減排政策，力求最大限度地提高能源利用效率，并且取得了初步成果，現(xiàn)階段我國(guó)的單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗正在逐年降低。數(shù)據(jù)顯示，過去六年，我國(guó)萬元國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗累計(jì)下降21%。我國(guó)政府在“十二五”規(guī)劃中提出，到2015年，單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗要比2010年降低16%，單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2010年降低17%。可見節(jié)能減排已經(jīng)被提升到了一個(gè)新的高度。節(jié)能減排的出路主要有：減少一次能源的各種損失和浪費(fèi)，提高能源利用效率，從而減少能源的使用量；嘗試?yán)玫推肺荒茉?如太陽(yáng)能、空氣、水、土壤)替代高品位能源(如電能、石油、煤)，從而節(jié)約高品位能源。熱泵就能實(shí)現(xiàn)將低品位能源轉(zhuǎn)化成高品位能源的目的。本方案利用太陽(yáng)能+空氣源熱泵的方式突破了傳統(tǒng)換熱器中熱泵工質(zhì)只能與單一氣態(tài)或液態(tài)熱源進(jìn)行換熱的模式，可實(shí)現(xiàn)熱泵工質(zhì)在同一換熱器中與空氣和太陽(yáng)能熱媒兩種熱源進(jìn)行同步整合換熱，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能、空氣兩種熱源的同步復(fù)合利用，提高系統(tǒng)整體利用經(jīng)濟(jì)性。下邊針對(duì)行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，經(jīng)濟(jì)政策與企業(yè)優(yōu)勢(shì)分別介紹本案的立項(xiàng)依據(jù)。行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)根據(jù)單一空氣源熱泵、單一太陽(yáng)能熱泵及多換熱器切換式太陽(yáng)能-空氣雙熱源熱泵的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了一種新型的太陽(yáng)能-空氣復(fù)合熱源熱泵系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)空氣、太陽(yáng)能兩種可再生能源的綜合利用和優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，尤其適合我國(guó)寒冷地區(qū)城鎮(zhèn)別墅住宅和鄉(xiāng)村獨(dú)立住宅空調(diào)采暖及衛(wèi)生熱水需求，對(duì)改善城市生態(tài)環(huán)境，引領(lǐng)新農(nóng)村住宅環(huán)境建設(shè)，提供了一種可行的技術(shù)方案。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)城鎮(zhèn)的建設(shè)步伐日益加快。《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》和《國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱要》提出提升住宅的功能與質(zhì)量，節(jié)約有限的資源，改善生態(tài)環(huán)境，引導(dǎo)城鎮(zhèn)健康發(fā)展。既能滿足社會(huì)和心理的需要，又具有良好的生活環(huán)境和舒適度較高的居住建筑，已成為人們追求和夢(mèng)想實(shí)現(xiàn)的愿望。本案為滿足各類建筑的空調(diào)采暖需求提供了一種新的技術(shù)方法，尤其適用用城市別墅和農(nóng)村獨(dú)立住宅，可實(shí)現(xiàn)提高城鎮(zhèn)建筑生活環(huán)境和舒適度，引領(lǐng)城鎮(zhèn)化建設(shè)發(fā)展?？諝庠礋岜眉词且钥諝鉃闊嵩矗軌蛞暂^低的能量消耗，實(shí)現(xiàn)把低品位熱能輸送至高品位熱能的功能，能大量利用自然資源和余熱資源中的熱量，有效減少了輸入能很好地滿足了冬季采暖的要求。具有安裝使用方便、能量利用效率高、減少溫室效應(yīng)、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。然而，空氣源熱泵應(yīng)用于寒冷地區(qū)冬季制熱時(shí)，隨著室外環(huán)境溫度的降低，制冷劑吸氣比容增大，使得機(jī)組吸氣量隨著外溫的降低迅速下降，機(jī)組的制熱量也相應(yīng)按比例下降，而且隨著室外環(huán)境溫度的降低，吸氣壓力的降低,壓縮機(jī)的壓比增大，機(jī)組的壓力比嚴(yán)重偏離最優(yōu)值，系統(tǒng)壓縮過程嚴(yán)重偏離正常壓縮過程，導(dǎo)致機(jī)組排氣溫度急劇上升。壓縮比增大造成壓縮機(jī)的輸氣系數(shù)輸氣量及效率下降，同時(shí)壓縮機(jī)排氣溫度過高,使?jié)櫥偷恼扯燃眲∠陆?，影響壓縮機(jī)的潤(rùn)滑。壓縮比過大使得熱泵在北方最寒冷的時(shí)候無法正常運(yùn)行，壓縮機(jī)排氣溫度超溫，系統(tǒng)頻繁啟停，無法正常工作，阻礙了空氣源熱泵產(chǎn)品在北方寒冷地區(qū)的推廣應(yīng)用?！秶?guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》將太陽(yáng)能建筑一體化技術(shù)做為建筑節(jié)能的重要途徑之一，力爭(zhēng)使可再生能源在建筑中的應(yīng)用得到發(fā)展。但是，目前太陽(yáng)能熱利用在建筑中的應(yīng)用主要以太陽(yáng)能生活熱水為主，將太陽(yáng)能應(yīng)用于能耗較大的建筑采暖仍然受到技術(shù)和投資較大等方面的制約。冬季采暖需要較大的熱量，但冬季太陽(yáng)能輻照量又相對(duì)較小，如直接將普通的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)用于太陽(yáng)能采暖，需要幾倍于太陽(yáng)能生活熱水的集熱面積，即使按照太陽(yáng)能保證率進(jìn)行設(shè)計(jì)，太陽(yáng)能集熱設(shè)備初投資較高，設(shè)備回收期長(zhǎng)，且由于冬季太陽(yáng)能輻照狀況較差，難以實(shí)現(xiàn)持續(xù)可靠的供暖運(yùn)行，且建筑屋面面積也難以滿足太陽(yáng)能集熱設(shè)備安裝需要。目前太陽(yáng)能直接采暖僅在太陽(yáng)能資源豐富地區(qū)的小型建筑中進(jìn)行小規(guī)模示范應(yīng)用，難以實(shí)現(xiàn)在城市建筑采暖中的大規(guī)模應(yīng)用。在同樣環(huán)境溫度下，降低集熱器進(jìn)口溫度可以提高集熱效率，因此，采用低溫太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)作為空氣源熱泵的輔助熱源，可以有效的提升空氣源熱泵的蒸發(fā)溫度，實(shí)現(xiàn)空氣源熱泵全天候的連續(xù)、高效的供暖運(yùn)行，同時(shí)還可提高集熱效率，大大的減少所需要的太陽(yáng)能集熱設(shè)備的安裝面積。因此集合兩種方式，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)是提高經(jīng)濟(jì)性的有效途徑。中央經(jīng)濟(jì)政策國(guó)家主席習(xí)近平在2014年6月13日主持召開中央財(cái)經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第六次會(huì)議，在講話中指出：經(jīng)過長(zhǎng)期發(fā)展，我國(guó)已成為世界上最大的能源生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，面臨著能源需求壓力巨大、能源供給制約較多、能源生產(chǎn)和消費(fèi)對(duì)生態(tài)環(huán)境損害嚴(yán)重、能源技術(shù)水平總體落后等挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)能源的使用方法，嚴(yán)重污染空氣，也是造成現(xiàn)今各大城市“霧霾”天氣的主要原因之一?？諝饽苁且粋€(gè)朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，空氣無處不在，其高效、清潔是很多有機(jī)能源所不能及，空氣能熱泵的涵蓋面非常廣泛，如采暖領(lǐng)域、烘干領(lǐng)域、高溫領(lǐng)域、熱水領(lǐng)域等幾大領(lǐng)域。

從采暖方面，據(jù)工信部統(tǒng)計(jì)，截止2012年，工業(yè)鍋爐達(dá)到了萬臺(tái)，年能源消耗量大概在億噸標(biāo)煤，占全國(guó)能源消費(fèi)總量的18%。2013年北京地方規(guī)劃顯示，到2017年底，京津冀和山東省壓減煤炭消費(fèi)總量8,300萬噸。屆時(shí)，前期集中供熱小區(qū)采暖、新開發(fā)小區(qū)的采暖等相關(guān)問題成為政府首先解決的民生問題。還面臨天然氣等有機(jī)能源漲價(jià)、新型城鎮(zhèn)化建設(shè)等突出問題，屆時(shí)，集中供熱小區(qū)采暖、新開發(fā)小區(qū)的采暖、燃煤鍋爐改造等相關(guān)問題成為政府首先解決的民生問題，清潔能源代替燃煤、燃油鍋爐是大勢(shì)所趨?；旌咸?yáng)能與空氣源熱泵從熱水領(lǐng)域，可替代所有傳統(tǒng)的熱水設(shè)備，凡是有用熱水的場(chǎng)合都可以應(yīng)用?？傊?，混合太陽(yáng)能與空氣源熱泵的應(yīng)用，綜合了應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在北方光照資源豐富地區(qū)以及偏遠(yuǎn)的熱力供應(yīng)匱乏地區(qū)，需求旺盛，前景廣闊，這也將成為中國(guó)乃至全球矚目的新星，是為節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)。系統(tǒng)原理空氣源熱泵熱水器是一種高效集熱并轉(zhuǎn)移熱量的裝置，由壓縮機(jī)、電子膨脹閥、干燥過濾器、四通閥、蒸發(fā)器、冷凝器、風(fēng)機(jī)等主要部件組成用。

空氣源熱泵運(yùn)用了逆卡諾原理，由電能驅(qū)動(dòng)熱泵中的壓縮機(jī)從蒸發(fā)器中吸入低溫低壓氣體制冷劑，通過做功將制冷劑壓縮成高溫高壓氣體，然后進(jìn)入冷凝器與水交換熱量，在冷凝器中被冷凝成低溫液體而釋放出大量的熱量，水吸收其釋放出的熱量而溫度不斷上升。被冷凝的高壓低溫液體經(jīng)膨脹閥節(jié)流降壓后，在蒸發(fā)器中通過風(fēng)扇的作用，吸收周圍空氣熱量從而揮發(fā)成低壓氣體，又被吸入壓縮機(jī)中壓縮，這樣反復(fù)循環(huán)，從而獲得55℃以上的熱水。太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)由太陽(yáng)能集熱器、貯水箱、管道、控制設(shè)備四部分組成，是利用太陽(yáng)輻射能加熱水的裝置。太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)指利用傳熱工質(zhì)內(nèi)部的溫度梯度產(chǎn)生的密度差所形成的自然對(duì)流進(jìn)行循環(huán)的熱水系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且不需要附加動(dòng)力，在自然循環(huán)中，貯水箱置于太陽(yáng)能集熱器上方，是為了保證必要的熱虹吸壓頭，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的運(yùn)行過程是：水經(jīng)過太陽(yáng)能集熱器時(shí)，吸收集熱器所吸收的太陽(yáng)輻射能后，溫度則升高，升溫后的熱水通過上循環(huán)管進(jìn)入貯水箱上部，同時(shí)，水箱底部的冷水通過下循環(huán)管流入集熱器，如此形成循環(huán)。運(yùn)行一段時(shí)間之后，貯水箱中的水溫就會(huì)分層，上層的水溫達(dá)到送水溫度。在用水的同時(shí)，補(bǔ)水箱給貯熱水箱底部補(bǔ)送冷水，貯水箱中上層的熱水則被頂出使用。浮球閥控制補(bǔ)水箱的水位。圖1空氣源熱泵運(yùn)行原理圖圖2太陽(yáng)能與空氣源熱泵結(jié)合運(yùn)行原理圖負(fù)荷計(jì)算項(xiàng)目概況本項(xiàng)目為鄭州市1萬平米居住建筑供暖。鄭州室外采暖計(jì)算溫度-5℃，供暖時(shí)間為120天。熱指標(biāo)45w，預(yù)采用空氣源熱泵與太陽(yáng)能真空管相結(jié)合的形式進(jìn)行供暖。負(fù)荷計(jì)算表1.熱負(fù)荷計(jì)算表時(shí)間負(fù)荷（kw）溫度負(fù)荷系數(shù)（%）熱負(fù)荷（kwh）00:00-01:00450-465%01:00-02:00450-465%02:00-03:00450-465%03:00-04:00450-465%04:00-05:00450-5100%45005:00-06:00450-5100%45006:00-07:00450-5100%45007:00-08:00450-465%08:00-09:00450-469%09:00-10:00450-367%10:00-11:00450-265%11:00-12:00450-265%12:00-13:00450-163%13:00-14:00450-163%14:00-15:00450159%15:00-16:00450159%16:00-17:00450257%17:00-18:00450257%18:00-19:00450257%19:00-20:00450257%20:00-21:00450155%21:00-22:00450155%22:00-23:00450-159%23:00-24:00450-261%采暖全天累計(jì)熱負(fù)荷24

小時(shí)設(shè)備選型需要的供暖負(fù)荷，功率為299kw，計(jì)算得需要50kw空氣源熱泵6臺(tái)。設(shè)備表如下：表2.設(shè)備表設(shè)備名稱參數(shù)數(shù)量單價(jià)/萬元總價(jià)/萬元空氣源熱泵能效；供熱功率50kw；輸入功率20kw6臺(tái)太陽(yáng)能集熱器（可選）300w/m333m移動(dòng)儲(chǔ)熱罐（可選）3kw/立方35立方管網(wǎng)元/w5水泵元/w5換熱器3水箱2500元/立方1軟水1加藥1控制元/w5安裝5地暖（可選）70元/平70表3.初始投資分析表初始投資初始投資地暖安裝70萬空氣源熱泵萬；如果應(yīng)用移動(dòng)儲(chǔ)熱或者太陽(yáng)能則為萬太陽(yáng)能集熱器萬移動(dòng)儲(chǔ)熱罐萬（未考慮運(yùn)輸成本）附件及安裝26萬初始投資：空氣源熱泵系統(tǒng)：萬；元/平空氣源熱泵加太陽(yáng)能：萬；元/平空氣源熱泵加移動(dòng)儲(chǔ)熱罐：萬；元/平空氣源熱泵加地暖安裝：萬；元/平經(jīng)濟(jì)性分析運(yùn)行費(fèi)用空氣源熱泵輸入總功率為120kw。水泵功率按照供暖總功率的2%計(jì)算為6kw。耗電總功率為126kw。按照電價(jià)為元/度。系統(tǒng)每年耗電費(fèi)