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空气源热泵供暖是否“费电” 取决于这四大因素

点击次数:  更新时间:2017/12/20 9:28:22  【打印此页】  【关闭

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  对空气源热泵供暖系统的耗电量影响最大的因素是什么?对于这个问题,估计多数空气源热泵用户首先想到的,都是安装在自家锅炉房中的空气源热泵主机。但是专家和业内人士给出的回答却是:用户房屋围护结构的保温状况——房屋围护结构的保温效果越好,在其它同等条件下,用户家空气源热泵供暖系统的耗电量越小。


  当然,空气源热泵供暖系统自身性能的优劣程度、空气源热泵供暖系统安装是否规范、用户的采暖习惯是否合理,也是影响空气源热泵供暖系统耗电量的重要因素。


  围护结构是否保温是根本


  “两个空气源热泵采暖用户在室温都达到18摄氏度的条件下,房屋保温效果良好的用户和房屋保温效果较差的两个用户,其能耗差距可能会达到一半甚至一倍。这两个用户家空气源热泵供暖系统的耗电量,也因此会有一半甚至是一倍的差距。”关于房屋的围护结构对空气源热泵供暖系统耗电量的影响,中国建筑科学研究院环能院副院长路宾如此分析。在路宾看来,房屋的围护结构是影响空气源热泵供暖系统耗电量最主要的因素。


  路宾的上述分析,与中国建筑金属结构协会辐射供暖供冷委员会专家组组长邓有源、清华索兰环能技术研究所所长姜蓬勃的判断基本一致。邓有源和姜蓬勃均认为房屋围护结构的保温状况是影响空气源供暖系统耗电量的首要因素。其中,邓有源认为墙体的保温状况在影响空气源热泵供暖系统耗电量的所有因素中,约占40%。这与姜蓬勃的推算结果非常接近。姜蓬勃告诉记者:“农村地区普通住宅的墙体通常为‘三七墙’。这种住宅在室温达到标准温度时需要供暖系统提供的能耗约为35.4瓦/平方米。上述住宅的墙体在进行过保温处理后,室温达到标准温度时需要供暖系统提供的能耗只有20.6瓦/平方米。可见,同样一套农宅,对墙体进行保温处理后,每平方米就能节省14.8瓦的能耗(节省比例为41%——编者注)。”


  而众所周知,房屋围护结构的保温状况除了墙体是否保温外,还包括门窗的密封性和保温性。据专家分析,门窗是否漏风、是普通的铝合金还是断桥铝、玻璃是单层还是双层,都会影响空气源热泵供暖系统的耗电量。


  “空气源热泵供暖系统”配置是否合理是关键


  除去房屋围护结构的保温性能这一因素,最影响空气源热泵供暖系统耗电量的因素,当属空气源热泵供暖系统自身了。


  提起空气源热泵供暖系统,估计多数用户首先想到的依然是自家空气源热泵供暖系统中的主机。也因此,他们能想到的空气源热泵供暖系统自身对其耗电量影响较大的依然只是上述主机。但事实上,用户眼中的主机只是影响空气源热泵供暖系统耗电量的“自身因素”中的一部分。即便上述主机性能优异,与之配套的器件如水泵和末端系统如果配置得不科学、不合理,空气源热泵供暖系统仍然会比较“费电”。


  在专家看来,影响空气源热泵供暖系统耗电量的“自身因素”主要包括以下两个方面:


  一、机组的性能


  “煤改空气源热泵”用户眼中的主机,在业内人士口中有一个专业名词——就是空气源热泵供暖系统的“机组”。判断机组性能的优劣,有一个重要指标,那就是能效比。能效比是指能源转换效率之比,即机组加热房间产生的功率除以消耗的功率。通俗地说,就是消耗的功率越多,能效比越低,也就越费电。


  那么,不同厂家生产的同样合格的空气源热泵机组,其能效比会有差别吗?


  路宾告诉记者,按照相关规定,能效比在2.1以上才会被视为合格产品。不同厂家的机组虽然可能都被检测为合格,但能效比的差别却可能很大——有的刚好达到2.1,有的却能达到2.9。显然,能效比为2.1的机组与能效比为2.9的机组相比,能效比相差38%。


  路宾的上述分析说明:在其他条件相同的情况下,低能效比机组在运行中的耗电量,理论上可能比高能效比机组在运行中的耗电量多38%左右。不过据姜蓬勃和路宾透露,在参与北京市2016年“煤改电”的过程中,相关单位送检的100多台空气源热泵机组,其能效比大多在2.1和2.3之间。差别并不大。


  二、相关器件配置方案的合理程度


  既然不同厂家生产的空气源热泵机组的能效比有高有低,那么安装了“高能效比机组”的空气源热泵供暖系统,其耗电量是否一定比安装了“低能效比机组”的空气源热泵供暖系统更省电呢?


  答案是否定的。


  因为安装在采暖用户家中的空气源热泵机组,在供暖的过程中不是单独运行的,而是和与之配套的输配系统和供暖末端一道作为一个有机的供暖系统同时运行的。因此,即便一套空气源热泵机组的能效比较高,但如果整个空气源热泵供暖系统的配置方案不合理,这套空气源热泵供暖系统的耗电量仍然可能比较高。


  与空气源热泵机组配套的水泵选择得不合适,就可能导致整个空气源热泵供暖系统的耗电量比较高。


  据业内人士分析,一些企业为使空气源热泵机组在运行期间达到较好的供热效果,会选择功率偏大的水泵。比如本该为空气源热泵机组配套功率为400瓦的水泵,结果却配备了一个1000瓦或者700瓦的水泵。这种配置方案尽管可能会达到一定的供暖效果,但不可避免地会使系统的运行费用增加。


  与空气源热泵机组配套的供暖末端类型配置得是否合适,也会影响整个空气源热泵供暖系统的耗电量。


  据姜蓬勃分析,假设两个采暖用户家的围护结构、采暖面积、采暖习惯基本一致,且采用了同一厂家生产的同一款能效比为2.1的空气源热泵;假设A用户家的采暖末端为散热器,B用户家的采暖末端为地暖系统;A用户家空气源热泵的出水温度设置在45摄氏度~50摄氏度之间可使室内温度达到18摄氏度~20摄氏度,而在同一温度要求下,B用户家只需把出水温度设置在30摄氏度~35摄氏度即可。这样的话,采暖末端采用了散热器的用户,其空气源热泵供暖系统的能效比可能依然为2.1,而末端采用了地暖的用户,其能效比会增高甚至可能达到2.8或2.9。


  同理,假设两个采暖用户家的围护结构、采暖面积、采暖习惯基本一致,且采用了同一厂家生产的同一款能效比为2.1的空气源热泵、采用了同一个散热器厂家生产的同一款散热器,如果这两个用户家安装的散热器的数量不同,这两个用户家空气源热泵供暖系统的能效比也会不同。


  综上所述,如果两个采暖用户采用的是同一个厂家的同一款空气源热泵,在房屋围护结构、采暖面积、采暖习惯都非常接近的情况下,如果与空气源热泵机组配套的水泵和末端系统配备方案差别较大,这两个用户家的空气源热泵供暖系统的耗电量可能差别50%甚至是100%。


  三、控制系统的科学性


  如果把空气源热泵的机组、水泵和末端材料等看作确保整个空气源热泵供暖系统正常运行而不可缺少的“硬件”,那么,控制该系统中的相关器件运行的程序则可视为该系统不可或缺的软件。与“硬件”会影响空气源热泵供暖系统的耗电量一样,“软件”也会影响空气源热泵供暖系统的耗电量。


  比如,该系统在化霜过程中涉及的机组对除霜逻辑的控制,就会影响空气源热泵供暖系统的耗电量。据姜蓬勃介绍,空气源热泵供暖系统供暖过程中的化霜,是与供热相反的过程。因为在除霜过程中压缩机做功却不能够向室内提供热量,会比较耗电。而且在除霜结束后,设备再次运行起来时,需要先将此前降下去的温度加热回除霜之前的温度。在这个过程中,如果制冷耗用了10%的时间,就意味着设备需要20%以上的时间来完成除霜工序。除霜所占的时间越短、除霜越干净的设备,对整个空气源热泵供暖系统耗电量的影响越小。而如何使除霜的时间尽可能短、除霜尽可能干净,这就与空气源热泵对于霜的探测和除霜逻辑的控制的程序有关。何时除霜、衡量标准是什么,都会对运行费用产生一定影响。


  因此,不同的厂家控制除霜的程序及除霜方法的不同,会对整个空气源热泵供暖系统的耗电量产生不同的影响。


  电辅助加热程序同样会影响整个空气源热泵供暖系统的耗电量。


  为了增强设备的安全性,当空气源热泵供暖系统遇到超低温天气时会强行启动电辅助加热装置。而“何时开启”电辅助加热装置就成了影响空气源热泵供暖系统运行费用的一个因素。不同厂家对电辅助加热技术的控制有不同的衡量标准。清华索兰环能技术研究所董事长王安生举例称,有些设备本应该在零下10摄氏度时启动电辅助加热,但实际却在零下5摄氏度就启动了。在这种状态下,空气源热泵不再从空气中汲取热量,而是变成了一个纯粹的电加热体。这势必会增加运行费用。


  水泵在不该运行的时候依然运行也会增加空气源热泵供暖系统的耗电量。


  如前文所述,为空气源热泵机组配备水泵是为了确保系统中水的正常流动。但何时让水泵运行、何时让水泵停止工作,并非所有厂家都能做到恰到好处。同方人工环境有限公司北京大区总经理霍峰分析说,即便一套空气源热泵供暖系统中水泵的功率是合适的,但如果这套系统中的水泵在一个供暖季内的大部分时间都在运行,它的耗电量也是不容小觑的。霍峰说,每年二、三月份气温回升后,空气源热泵的压缩机每天只运行5小时左右即可,但有些空气源热泵供暖系统中的水泵依旧是24小时不间断运行。这时,水泵的耗电量甚至可能高于压缩机的耗电量。所以,设计好水泵的控制程序是降低空气源热泵供暖系统耗电量的一个重要措施。


  总之,不论是对化霜技术、电辅助加热技术的控制,还是对水泵精准运行的控制,都会影响空气源热泵供暖系统的耗电量。如何优化上述程序,是空气源热泵厂家面临的一大考验。


  系统安装是否规范很重要


  对于很多空气源热泵厂家而言,“三分产品、七分安装”是一句耳熟能详的话。对于一套“配置”良好的空气源热泵供暖系统,如果未能得到规范的安装,这套“配置”良好的空气源热泵供暖系统同样可能比较“费电”。


  水泵安装是否规范,会影响整个空气源热泵供暖系统的耗电量。据邓有源透露,水泵的水管速度要求流速一般小于1米/秒。如果管子选小了,流速就会变大,同时泵的扬程就提高了,两者是相互的。这样会增加水泵的耗电量,但对运行费用的影响并不是很大。


  供暖末端材料的安装也很重要。业内人士指出,在安装空气源热泵的末端类型——散热器前,要对室内外管道的安装进行科学的设计。因为输送管道的合理布局,会直接影响各个房间的供暖效果。一旦散热器的片数和管道的安装不合理,会导致各个房间内的室温不均匀。如果在这样的条件下,即便出水温度被调高,也只会升高室内的温度,而不能解决各个房间室温差的现象。为了弥补“短板”房间的温度,连同室温达标的房间也会同时升温,在一定程度上造成了能耗损失,增加了用户的采暖费用。同时要结合房主对不同房间温度的不同需求,适当增加或减少散热器的数量。对采暖需求低的房间配置少一些的散热器,以免造成热量白白流失。


  采暖习惯是否科学差别大


  对于空气源热泵采暖用户来说,由于“房屋的围护结构”、“空气源热泵供暖系统自身”、“空气源热泵供暖系统的安装”这几个影响自家供暖系统的因素自己都无法或暂时无法左右,因此只能被动接受自家空气源热泵供暖系统的耗电结果。但事实上,用户良好的采暖习惯也会对空气源热泵的供暖系统的耗电量产生影响。


  出水温度的设置会影响整个空气源热泵供暖系统的耗电量。


  多数空气源热泵采暖用户都明白,要想提高室内的温度,调高空气源热泵的出水温度即可。但并不是将设备的出水温度设置得越高越好。霍峰指出,一些用户为了节能,对系统总是想开就开,想关就关。这其实不是科学的使用方法,不一定能达到最佳的节能效果。最合理的使用方法应该是依据天气情况设定合适的出水温度:室外温度低时将出水温度设置的高一些,反之将温度调低一些。王安生也提到了另一种节能方法——按照不同房间的使用习惯,将控制温度变成控制室内水流。比如说该房间基本上不用,应将水流量调小。


  室内房间的密闭性不良也会造成空气源热泵供暖系统的耗电量增加。


  很多空气源热泵采暖用户在采暖期间很少打开门窗。但他们却常常忽视室内卧室和客厅门的开关,从而导致室内空气流动,家里的温度总也上不去。业内人士支招说,提高室内密闭性的方法之一就是安装窗帘。一些农村地区的客厅窗户较大,即使是在窗外已经加了一层围护玻璃,为了保持室内的温度,也需要在室内加一条隔热的窗帘。也就是说,密闭性不良的室内比密闭性良好的房间会造成更多的能耗,相应也会产生更多的运行费用。


  综上所述,影响空气源热泵运行费用的因素是多方面的。王安生在对影响运行费用的因素进行分析时,再三强调“系统”理念在整个空气源热泵设计、施工、安装整个环节中的重要性。一旦整个系统的配置不合理,就算是设备的技术足够先进,能耗也并不一定会少。而最终的结果除了体现在供暖效果的差异上,最直接的反映就是影响运行费用。


  山东某节能装备有限公司董事长也同样表示,影响运行费用高低的因素包括低温能效、换热效果、除霜效果、泵水力的配置、围护结构等等。在安装空气源热泵供暖系统的安装过程中,一些厂家不懂建筑、不懂围护结构,其中也不乏一些厂家对空气源热泵机组不太了解。如果不从“系统”方面出发,势必会影响用户最终的采暖效果以及运行费用。


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