煤改電經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的探究

摘要：京津冀地區(qū)冬季燃煤采暖導(dǎo)致大量污染物排放，該地區(qū)內(nèi)很多用戶冬季采取“煤改電”方式進(jìn)行采暖。本文根據(jù)用戶現(xiàn)在普遍實行的以空氣源熱泵+末端采暖散熱器構(gòu)成的“煤改電”供暖系統(tǒng)為研究基礎(chǔ)，已經(jīng)進(jìn)行“煤改電”的北京市密云區(qū)西田各莊鎮(zhèn)某村為研究對象，具體探究用戶進(jìn)行“煤改電”后的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。

關(guān)鍵詞：“煤改電”；空氣源熱泵；經(jīng)濟(jì)；熱泵能效比

引言

最近幾年，以京津冀為主的地區(qū)因霧霾天氣空氣受到了嚴(yán)重的污染，空氣質(zhì)量也一直成為該地區(qū)用戶的重點(diǎn)關(guān)注問題。利用清潔能源替代傳統(tǒng)燃煤方式進(jìn)行采暖成為了京津冀地區(qū)政府推行的減少空氣污染的有效手段之一，其中“煤改電”因為其特有的優(yōu)勢又成為了實際清潔能源替代中最為受農(nóng)村用戶接受的方式之一。隨著技術(shù)的發(fā)展，冬季使用空氣源熱泵采暖，平均COP值（熱泵能效比）可以達(dá)到2.9—3.2，經(jīng)過實驗，使用空氣源熱泵的取暖費(fèi)是電鍋爐的五分之二，是燃?xì)膺\(yùn)行費(fèi)用的二分之一。本文選取了北京市密云區(qū)西田各莊鎮(zhèn)已經(jīng)進(jìn)行“煤改電”的某村作為研究對象，具體探究用戶進(jìn)行“煤改電”后的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。

一、“煤改電”更舒適，更經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式

1.“煤改電”更舒適的運(yùn)行方式

經(jīng)過整個采暖季的運(yùn)行，通過對該村用戶的取暖效果進(jìn)行調(diào)研后發(fā)現(xiàn)85%反饋相對使用燃煤鍋爐，“煤改電”屋內(nèi)取暖效果不好，平均屋內(nèi)溫度只有18度左右。究其原因，是因為采暖設(shè)備自身性質(zhì)導(dǎo)致的。燃煤鍋爐一般可以將出水溫度為60-80度的熱水供給至室內(nèi)末端采暖散熱器，但是空氣源熱泵的出水溫度最高才可以達(dá)到50-60度，難以達(dá)到燃煤鍋爐的出水溫度。經(jīng)過實際測量，保溫性差的房間（門窗漏風(fēng)，墻體屋頂未做保溫措施）如果想要達(dá)到與燃煤鍋爐同樣的取暖效果，不使用地暖的情況下需要增加55%的暖氣片。在同樣的出水溫度和房屋保溫性較差的情況下，室內(nèi)末端采暖散熱器采用老式鑄鐵暖氣片的散熱效果較地暖有很大的差別。因為地暖的熱惰性，造成了其升溫和降溫具有嚴(yán)重的滯后性，一般為5-6小時。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，相同環(huán)境下，在停止供暖4小時后，采用地板供暖的房屋室內(nèi)溫度才下降1度，而采用傳統(tǒng)老式鑄鐵暖氣片進(jìn)行供暖的房間溫度下降速率是采用地板供暖的3.9倍。所以一般建議“煤改電”用戶在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，可以通過增加房屋保溫性能，更改室內(nèi)末端采暖散熱器為地暖或增加老式鑄鐵暖氣片數(shù)等方式來改善采暖季屋內(nèi)的舒適程度。

2.“煤改電”更經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式

根據(jù)調(diào)查反饋，做出該村用戶每小時平均用電量圖可以得出：該村90%用戶怕“煤改電”費(fèi)錢，白天在有太陽照射的情況下，一般都將空氣源熱泵停用，然后等到五點(diǎn)半至六點(diǎn)太陽落山后才又再次開啟空氣源熱泵進(jìn)行供暖。其實這樣的錯誤做法是很多“煤改電”用戶因為存在很大理解的誤區(qū)而導(dǎo)致的?？諝庠礋岜妹看味紩驗槭謩訂⑼５膶?dǎo)致內(nèi)部的壓縮機(jī)頻繁啟停，而壓縮機(jī)頻繁啟停不僅會費(fèi)電而且會縮短熱泵的使用壽命。因此，短期出門或白天陽光充足時，建議手動將空氣源熱泵的出水溫度調(diào)低，使其低速運(yùn)轉(zhuǎn)，需要供暖時再將出水溫度調(diào)高，這樣可以做到既省電又方便，還可以保證熱泵的使用壽命。

空氣源熱泵的COP值的大小反映了相同工況下，熱泵系統(tǒng)的效率，COP值越高就表示越節(jié)能，越省錢。調(diào)研所在的農(nóng)村實際得出的空氣源熱泵COP值是2.0—2.9遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于理論上的COP值，除去房屋本身的保溫性能和室內(nèi)末端采暖散熱器的影響因素，分析得出如下兩條原因。

第一，“小馬拉大車”的情況。在調(diào)研的期間發(fā)現(xiàn)，用戶不知道自己家適合安裝多大容量的熱泵，廠家會因為自身利益以及熱泵的使用壽命等方面的考慮，建議用戶選擇偏大一點(diǎn)容量的熱泵，但是不同容量的空氣源熱泵政府補(bǔ)貼比例不一樣，容量越大，政府補(bǔ)貼越少，用戶自己出的錢就越多。例如多數(shù)用戶所選擇的Q公司的產(chǎn)品，6匹用戶自己支出的錢是3匹的11倍多，導(dǎo)致用戶都偏向于選擇容量較小，自己支出較少的空氣源熱泵。而這也就導(dǎo)致了現(xiàn)在農(nóng)村中存在很大一部分“小馬拉大車”的情況，用容量較小的熱泵來帶動較大的供暖面積，再加上房屋本身的保溫性能差和室內(nèi)末端采暖散熱器為老式鑄鐵暖氣片的影響因素，空氣源熱泵就會長時間處于運(yùn)行狀態(tài)，容易導(dǎo)致電氣部件老化，內(nèi)部出現(xiàn)短路現(xiàn)象或壓縮機(jī)損壞，機(jī)組使用壽命就會降低，既浪費(fèi)能源又不經(jīng)濟(jì)。

第二，“小溫差大流量”的情況。根據(jù)調(diào)研，80%的用戶將熱泵的出水溫度定到44-48度，剩下各有10%的用戶將熱泵的出水溫度定到48度以上和44度以下，這些用戶除了手動關(guān)停熱泵外，從來都不會隨意調(diào)整熱泵的出水溫度。實際測量后發(fā)現(xiàn)，這些用戶空氣源熱泵的供回水溫度差一直維持在1-2度之間，這樣的“小溫差運(yùn)行”不僅不節(jié)能而且還會造成熱泵中實際參與供暖的水流量增大，增加了系統(tǒng)的耗電量，也會使空氣源熱泵COP值降低。通過實驗數(shù)據(jù)分析后發(fā)現(xiàn)，在實際使用空氣源熱泵時，用戶應(yīng)該根據(jù)室外的溫度來調(diào)節(jié)家中熱泵的出水溫度來增加熱泵的COP值，使其具有較高的能效比。即建議用戶在室外溫度較低（零度以下）時，可以適當(dāng)降低熱泵的出水溫度以達(dá)到較高的能效比，既省電又可以滿足舒適性的要求。

二、空氣源熱泵應(yīng)該改進(jìn)的方面

經(jīng)過與空氣源熱泵廠家的交流，以及調(diào)研時實際觀察正常運(yùn)行中熱泵的工作情況后發(fā)現(xiàn)熱泵運(yùn)行存在一些問題需要日后改進(jìn)?，F(xiàn)在實際大規(guī)模使用的以空氣源熱泵+末端采暖散熱器（以老式鑄鐵暖氣片和地暖為主）組成的“煤改電”供暖系統(tǒng)中，空氣源熱泵機(jī)組的啟停是根據(jù)用戶的設(shè)定值以實際熱泵的供/回水溫度來控制的。一般當(dāng)供/回水溫度達(dá)到或高于用戶設(shè)定值時，熱泵機(jī)組會停止運(yùn)行；當(dāng)供/回水溫度低于用戶設(shè)定值5度時，熱泵機(jī)組又會重新啟動運(yùn)行。但是無論熱泵機(jī)組出于何種狀態(tài)，內(nèi)部的循環(huán)水泵會一直保持運(yùn)行狀態(tài)，浪費(fèi)部分電量，也會降低熱泵系統(tǒng)的COP值。建議通過模式的切換，新增一種運(yùn)行模式，間隔固定時間段（3-5min）后，自動比較室內(nèi)溫度與供/回水溫度，取最大值控制熱泵機(jī)組的啟停。而且還應(yīng)該做到熱泵進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)停止加熱時，內(nèi)部機(jī)組和循環(huán)水泵一起停止，設(shè)定固定的時間使循環(huán)水泵保持間歇運(yùn)行狀態(tài)；熱泵從待機(jī)狀態(tài)進(jìn)入到加熱狀態(tài)時，循環(huán)水泵應(yīng)該先行開啟，然后熱泵機(jī)組再正常運(yùn)行。

同時，由于政府對“煤改電”用戶在谷段時間電價上有補(bǔ)貼（0.1元），遠(yuǎn)低于其他非谷段時間的電價（0.4883元），所以可以在現(xiàn)行的供暖系統(tǒng)中加入適當(dāng)?shù)男顭岜厮?，組成空氣源熱泵+蓄熱保溫水箱+末端采暖散熱器的“煤改電”供暖系統(tǒng)。安裝在屋內(nèi)的蓄熱保溫水箱可以在谷段時間向內(nèi)部循環(huán)的水蓄熱，然后在其他非谷段時間采用保溫模式，以較低的經(jīng)濟(jì)效益最大程度的保證用戶的取暖需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]俞麗華，馬國遠(yuǎn)，徐榮寶，等.低溫空氣源熱泵的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].建筑節(jié)能，2007，35（3）：54-57.

[2]王建民.基于北京地區(qū)的空氣源熱泵能耗分析及節(jié)能改造[D].天津：天津大學(xué)，2012.

[3]賀平，孫剛.供熱工程第四版[M].中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[4]于濤，喬春珍，趙玉清.空氣源熱泵+散熱器低溫采暖在北京農(nóng)村地區(qū)應(yīng)用的綜合性分析[J].節(jié)能，2014，（12）：51-54.

[5]馬紅艷.熱泵——供暖市場的機(jī)遇與發(fā)展研討會在京舉辦關(guān)注熱泵技術(shù)+引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展[J].制冷與空調(diào)，2016，16（6）：99-100.

作者簡介：

劉琳（1994-），女，大學(xué)本科，現(xiàn)就職于國網(wǎng)北京密云供電公司，從事電費(fèi)核算工作。