超低温空气源热泵在严寒地区供暖应用研究

超低温空气源热泵在严寒地区供暖应用研究

江宗伦

（广东芬尼克兹节能设备有限公司 广东  510000）

摘要：由于我国地域辽阔，不同区域的地质环境以及气候环境存在一定的差异性，根据调查统计我国国土27%左右为严寒地区，为了促使该地区生活的居民能够抵御严寒，我国政府部门针对该地区加大了供暖建设工作，帮助人民群众解决供暖问题，但由于传统供暖会消耗大量的煤炭资源，同时对自然环境造成严重污染，导致温室效应加剧，对人们的生活空间造成破坏。为此，通过对供暖设备的研究与利用实现了超低温空气源热泵，并在严寒地区进行了利用。为此，本文通过对超低温空气源热泵进行分析，了解在超低温空气源热泵使用中所产生的电能消耗，以此对超低温空气源热泵使用效益进行研究，为解决严寒地区供暖问题以及环境污染问题提供良好帮助。

关键词：超低温空气源热泵；严寒地区；供暖问题；环境保护

0引言

目前，我国许多寒冷地区居民为了能够有效解决供暖问题，搭建了分体式空间，但由于外界气温下降较为严重的情况下，设备启动效率降低以及供暖效果较差，难以满足供暖要求。为了能够有效解决严寒地区供暖问题，我国针对供暖设备超低温空气源热泵进一步加大了研究与利用，广东芬尼克兹节能设备有限公司在生产超低温空气源热泵的过程中，应用补气增焓技术提高了超低温空气源热泵在低温环境下运行的稳定性以及供暖效率，甚至可以在室外-30℃的环境下进行工作，为解决严寒地区供暖问题提供了重要帮助。

1工程情况

为了全面掌握超低温空气源热泵实际应用情况，已在东北地区作为测试，通过使用二氧化碳制冷的空气源热泵实现供热，一台超低温空气源热泵制热量能够达到100kw，输入功率可以达到37kw以上，额定功率能够达到7.5kw以上，为东北地区供暖提供了重要帮助[1]。

2超低温空气源热泵

2.1供热能力分析

为了确保超低温空气源热泵在供暖方面使用，可以达到严寒地区供暖需求，通过采取多路温度巡检仪热电偶记录器，城市间对室外温度、室内回水温度、室内供水温度进行了全面检测，检测时间控制在了7天时间，超低温空气源热泵在实际应用中一直处于连续供热的状态，供热热量可以超出18℃以上，该地区的居民室内温度则可以达到20℃以上，达到了冬季供暖要求以及供暖目标[2]。为了确保超低温空气源热泵运行效果以及运行质量，在实际应用中采取智能控制系统，促使超低温空气源热泵在运行时供热温度达到设计标准要求的系统下，系统会自动控制超低温空气源热泵供水温度，减少热量输出，从而降低超低温空气源热泵运行能耗。为了计算出超低温空气源热泵的供热量，结合循环水流量乘以系统比如热容，再乘以供水与回水温差，最终除以3.6获取最终的供热量。如公式1：

公式1：

其中Q代表了热泵的供热量，单位是kW。G则代表了循环水流量，单位是kg/s，cp则代表了比热容，单位是kj/（kg▪℃），∆t则代表了供水与回水温差，单位是℃，3.6为公式单位切换。

2.2结霜和除霜分析

为了避免超低温空气源热泵在运行的过程中出现质量问题，对超低温空气源热泵结霜与除霜性能进行了深入研究[3]。为了确保研究结果的准确性，在严寒地区零下27℃的环境下，对超低温空气源热泵除霜进行了测试，除霜时间达到了6小时以上，则进行测试的过程中，发现在除霜的过程中超低温空气源热泵供水温度与回水温度差增加，甚至高于正常运行的2倍以上，整体除霜效果相对较好，同时在供暖方面也满足了人们居住需求，室内温度可以达到20℃以上。在超低温空气源热泵除霜的过程中，发现在初期除霜时所需要的热量相对较多，但随着运行时间不断增加，机组自身的运行热量逐渐降低，有效避免了高温对超低温空气源热泵造成影响。

在本次研究过程中，由于室外温度相对较低，所以超低温空气源热泵结霜时间相对较短。为此，在超低温空气源热泵运行过程中，相关单位可以通过对系统程序进行控制，设定标准的除霜时间。如果超低温空气源热泵在除霜运行时，每隔20分钟除霜一次的情况下，所花费的时间为2分钟左右，那么在一天的时间内，除霜时间可达到2.5小时左右。一般在东北地区连续结霜时间在10天左右，所有超低温空气源热泵除霜运行时间可达到25小时，处于超低温空气源热泵运行总时间的20%以下，达到了供暖安全标准要求。除此之外，超低温空气源热泵在除霜运行的过程中，所消耗的电量能够达到了0.6kW/m2左右，虽然消耗额一部分能源，但整体的供暖效果以及除霜效果相对较高，并不会因超低温空气源热泵供暖质量问题，对供暖造成影响。

3超低温空气源热泵供暖的电能消耗

为了确保超低温空气源热泵供热能耗达到标准要求，在测试的过程中会每日针对超低温空气源热泵运行电表进行读数，通过一周读表记录获取平均值，发现超低温空气源热泵在运行的过程中电能消耗平均每日达到了2400KW左右，为了计算出超低温空气源热泵运行能效，通过对超低温空气源热泵运行产生的热量除以每日的耗电量，最终获得超低温空气源热泵运行能耗

[4]。根据最终数据显示，超低温空气源热泵运行在消耗1kw电量的情况下，超低温空气源热泵运行能量可以达到2.6kw左右，为此可以看出超低温空气源热泵在实际应用的过程中，可以实现能源节约的目标，而且整个设备的运行成本更加经济实惠。

4超低温空气源热泵应用效益

为了能够全面了解超低温空气源热泵使用所带来的经济效益以及投资回馈成果，结合本次测试现场的实际情况，将超低温空气源热泵供暖成本，与传统集中供热的形式使用成本进行对比分析，结合成本所花费的大小，了解超低温空气源热泵使用效益。在室外温度以及外界条件相同的情况下，在使用传统集中供热模式下，电热储能在达到300kw时，所花费的资金成本费用达到了27万人民币左右。而超低温空气源热泵制热量在达到100kw时，需要使用3台超低温空气源热泵制热与电热储能达到一致，每年初期投资总费用可达到225万人民币，3台超低温空气源热泵运行节约成本费用则达到了75万人民币左右，通过具体调查分析，超低温空气源热泵使用年限可以达到3年以上，而一般的电热储能设备在使用1年则需要进行更换[5]。

公式2：

其中t代表了超低温空气源热泵投资回馈年限。

超低温空气源热泵在实际运行的过程中，电量费用则在0.43元/(d.m2)左右，而电热储能电量费用则在0.56元/（d.m2），加上我国严寒地区面积范围相对较广，供热范围也相对较广，在实际应用超低温空气源热泵供暖技术时，电能消耗费则远低于电热储能电量费用，所以使用超低温空气源热泵供暖可以节约电能费用，减少对不可再生能源的消耗，为满足我国可持续发展战略可以提供重要帮助，同时也能够为促进社会健康发展奠定良好基础。

结束语

综上所述，超低温空气源热泵在严寒地区供暖中可以得到有效运用，确保供暖效果满足国家采暖标准要求，而且可以减少对不可再生能源的使用量，具备良好的技能效果。此外，结合本文研究，发现超低温空气源热泵在实际使用的过程中，不仅可以减少电能消耗，而且整体运行成本也相对较低，在短时间内可以为采暖单位获得一定的经济利益。在未来严寒地区供暖工作开展中，对于煤炭能源的利用会逐渐降低，逐渐被超低温空气源热泵设备所代替。

参考文献：

[1]. 超低温空气源热泵[J]. 北方建筑，2022,7(06):15.

[2]武艳丽,付俊华,梁征,林方,王飞. 严寒地区超低能耗建筑采用蓄热电锅炉与超低温空气源热泵联合供热探讨[J]. 建筑技术,2022,53(10):1337-1339.

[3]张喜明,王永辑,曹月勇,李向远,王俊莛,尹维亮. 超低温空气源热泵严寒地区运行策略优化[J]. 建筑节能(中英文),2022,50(07):78-84.

[4]齐保才. 超低温空气源热泵供热技术应用研究——以库尔勒市项目为例[J]. 住宅产业,2022,(07):98-102.

[5]王晶,曹亮,李争荣,刘韬,刘明武. 高寒地区超低温空气源热泵余热回收技术研究[J]. 中国矿山工程,2022,51(01):77-81.