空气能热泵与辅助电加热系统的联合应用-山西双龙新能源科技有限公司

在冷水加热过程中以空气源热泵使用为主，电加热系统为辅，在夏季将空气源热泵产生的冷气进行回收利用的整体联合应用系统节能效果最为显著。在矿山热水浴室中，空气源热泵是一种结构简单、能耗低、效率高、安全环保的设备。但在气温较低时，不仅能耗高，还很难满足冷水加热的需求。将空气源热泵与电伴热系统联合应用，会起到更好的使用效果，也更节能。在夏季将空气能热泵运行产生的冷气输送至食堂等公共场所，可大幅度节约空调的能耗。企业形成以空气源热泵应用为主，电加热为辅，冷气回收代替空调制冷联合应用系统。该系统比原锅炉供热产生热水和空调制冷的系统节约电能消耗 30% 以上，同时解决了锅炉供热的环保问题。

对一般矿山企业而言，冬季取暖期职工生活用热水采用锅炉集中供热，非取暖期大多采用独立的供热系统。随着科技水平的逐渐提高，国家逐渐取缔燃煤锅炉，高效、节能、环保的空气源热泵技术得到大力的推广。热泵技术是近年来在全世界备受关注的新能源技术。热泵高效、环保，同时在夏季可以提供冷气，降低风扇或空调的运行负荷，起到“一机两用”的效果（提供热水、输出冷气）。此项技术以吸收空气中的热量为主要能量，噪音小，无污染，是一种很好的改善空气、节约能源的系统。但是空气能热泵在空气气温低的地区供热能力会有较大降低，制热性能系数下降明显，若空气源热泵数量少，在北方温度较低的月份很难满足职工生活用水需求，若采购多台空气源热泵，则设备利用率低，只有在每年非取暖期前后 2 个月投入使用，其余时间闲置。同时由于空气温度低，运行效率也低，造成很大的资金浪费，若增加辅助电加热系统，以空气源热泵为主、电加热系统为辅，形成联合供热系统会更加经济合理。

空气源热泵的原理:

空气源热泵原理是利用逆卡诺原理，以少量电能吸收空气中的低温热能，通过压缩机的压缩变为高温热能，是一种节能高效的热泵技术。空气源热泵是由压缩机、换热器、节流器、吸热器、压缩机等装置构成的一个循环系统。冷媒在压缩机的作用下在系统内循环流动，它在压缩机内完成气态的升温升压过程，然后进入换热器后释放出热量将冷水加热，同时自己被冷却并转化为流液态。当空气源热泵运行至吸收器后液态迅速吸热蒸发再次转化为气态，同时温度下降至 -30 ～ -20℃时，吸热器周边的空气就会源源不断地将低温热量传递给冷媒，冷媒不断地循环就实现了空气中的低温热量转变为高温热量并加热冷水的过程.

空气源热泵的优点

1）使用范围广。不受阴、雨、雪等恶劣天气和夜晚的影响，都能正常使用。可连续加热。

2）运行成本低。节能效果突出，投资回报期短。与燃气、电、带电辅助的太阳能热水器比较，费用最低。是燃气热水器的1/3 左右、电热水器的 1/4 左右，每耗电 1kW 平均可产生 4kW热能，同等耗电量比电热系统多制热水 3 倍左右 [2]。

3）环保。无任何污染，无任何污染物外排，不会对人体造成伤害，具有很好的社会效益。热泵热水机组在运行时无任何排放及污染，绿色环保，负荷环保要求。

4）方便。占用空间小，安装简易，无需专用机房，不占用永久居住面积。

5）安全。消除了普通热水机组系统中的易燃、易爆、触电、煤气中毒等安全隐患。

6）可靠。产品运行性能稳定，使用寿命长，维护费用低 [3]。

空气源热泵的缺点

1）当需要的热量比较大时，空气源热泵的制热量不足。供水系统的热负荷随着室外气温的降低而增加，而空气源热泵的制冷量却随着室外气温的降低而减少。当冷凝气温不变时，室外气温的降低，使其蒸汽温度也降低，引起吸气比容变大。

2）如果室外温度过低，空气源热泵在保证一定温度的热水时，室外温度低，必然会引起压缩机压缩比变化大，使空气源热泵无法正常运行。

3）室外温度低会出现压缩机排气温度过高，而使机组无法正常运行。在低温环境下能效比急速下降。

电加热系统由加热棒、循环时间继电器、温度控制器等原件组成，其特点是环保、清洁、无污染、无噪音。非取暖期 3 月下旬、4 月上旬、10 月下旬和 11 月上旬空气气温低，昼夜温差大，尤其在夜间空气源热泵单独运行无法满足生活用热水需求，同时气温低，空气源热泵运行效率低，并不比电加热节省，此时增加电加热辅助系统就非常必要。将电加热辅助系统投入运行，形成以空气源热泵为主、电加热系统为辅的联合供热系统。这样可以最大程度地利用了空气源热泵，将水加热后存储至保温水箱中，白天空气温度较高时以空气源热泵运行为主，在极端天气下，两系统同时运行。经测算在空气温度为 3℃时，空气源热泵耗电量与电加热系统相同。采用夜间以电加热系统为主、白天以空气源热泵的为主的联合加热方式最为节能。夏季将空气源热泵产生的冷气输送至职工食堂，起到一机两用的效果，减少 4 台空调的运行，为职工提供了舒适的就餐环境。经测算采用空气源热泵加辅助电加热的系统比原来使用锅炉加热和使用空调降温的系统整体节能 30%。节能效果非常显著。