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1、天 津 大 学 学 报JOURNAL OF TIANJIN UNIVERSITY第29卷 第5期Vol. 29 No. 51996年9月Sep. 1996空气源热泵的节能效果及经济可行性分析巨永平* * 张永铨（土木工程系）吕灿仁刘耀浩（热能工程系）（土木工程系）天 津 大 学 学 报JOURNAL OF TIANJIN UNIVERSITY第29卷 第5期Vol. 29 No. 51996年9月Sep. 1996天 津 大 学 学 报JOURNAL OF TIANJIN UNIVERSITY第29卷 第5期Vol. 29 No. 51996年9月Sep. 1996摘要 研究空气源热泵在我国不
2、同供热分区内使用的节能效果及经济可行性.提岀了空气 源热泵、锅炉及电加热3种方式的一次能耗及年度使用费用的计算方法，并分别给出了空气源热泵与其他供热方式在经济及能耗上可比的准则关系式.针对7个不同的供热分区计算分析了两种热泵系统与其它供热方式相比的节能效果及经济效益，并对我国空气源热泵的发展使用提岀了几点原则性的结论和建议.关键词：空气源热泵，节能,供热系统,中国供热分区分类号:TK114ENERGY SAVING EFFECT AND ECONOMIC FEASIBILITYOF AIR -SOURCE HEAT PUMPSJu Yongping Zhang YongquanL Canren
3、(Dept. of Civil Eng. )(Dept. of Thermalenergy Eng.)Liu Yaohao(Dept. of Civil Eng.)Abstract This paper deals with the energy saving effects and the economic feasibility of air-source heat pumps in various heating areas in China. The authors present the calculation methods of coal consumption and annu
4、al life - cycle cost of thr ee kinds of heating systems boiler, electric heater and heat pump, and then g ive the norm equations which can be used to compare the air-source heat pumps with t he two other heating systems in terms of economy and energy consumption. Wit h t he norm equat ions the autho
5、rs have calculated two kinds of air-source heat pumps in seven different heating areas. In conclusion the author spresent some principal ideas which are important in the use and development of air-source heat pumps in China.Key words: air-source heat pumps, energy saving, heating systems, heating ar
6、eas in China我国的气候和自然资源有利于热泵采暖，采用热泵发掘环境资源的收益比国外要好.黄河、长江流域的广大地区夏季需要空调,冬季需要供热，促进了空调器向冷热两用? #?天 津 大 学 学 报1996年9月的方向发展随着生产能力和技术水平的提高 ，热泵型空调器已占有相当大的比例 2.空气 源热泵的供热性能随气候变化有很大不同，热泵能否广泛使用，取决于有无社会及经济效益.因此，不同地区使用空气源热泵供热与传统的供热系统相比，节约能源的程度和经济上是否合算，一直是众所关心的问题1 空气源热泵供热系统的节能效果1. 1不同供热系统的一次能耗(折合煤)1) 空气源热泵供热系统的一次能耗Mhp
7、Mhp= 3600? Sqi/(G? Get? HSPF? Hd)(1)2) 锅炉供热系统的一次能耗Mb锅炉供热系统主要以燃煤为主，同时辅助设备要消耗一定的电能折合成一次能耗计算式为M b= 3600? Sql/(G? Hd) + 3600? s? d/(G? G? Hd)(2)式中：G= 1. 12Go- 0. 163.3) 电加热供热系统的一次能耗MeMe= 3600? Sq/(G? 0? Hd)(3)1.2空气源热泵供热系统的节能效果以热泵的一次能耗为基准，定义一次能源节约率 EX(4)E*= ( Mx- M hp)/ M hP1) 空气源热泵供热系统和锅炉供热系统的一次能耗比较Eb=
8、G? G? H SPF/(1. 12G。- 0. 16)+ s? H SPF- 1(5)当Eb 0时,热泵系统比锅炉系统节约一次能源HSPF1/(G? Gt/(1.12G。- 0. 16) + s) 式(6)为空气源热泵供热系统和锅炉供热系 统的一次能耗相比较的准则关系式.若式(6) 成立，说明热泵供热系统比锅炉供热系统节 约一次能源，反之,则热泵供热系统比锅炉供 热系统多消耗一次能源.取s= 0. 0254 , G? G= 0.3,可作出图1.如果Go和H SPF作 出的点落在图中曲线上方，则热泵供热系统和锅炉供热系统相比能节约一次能源.各种不同类型的热泵在不同地区有不同的季节性 能系数H
9、SPF .文献5针对某空气-空气热 泵计算出了其 HSPF在我国7个供热区域 的主要参数如表1,供热区域的分布如图2(钓鱼岛及南海诸岛因缩比过大兹略).在式(5)中令Eb 0则有图1 热泵和锅炉供热系统一次能耗比较准则曲线Fig. 1 Energy consumption comparison of a heatpump with a boiler heating system 112 China Academic Juumal Electronic PublishingAll rig its reserved, blip J?表1某空气源热泵在7个供热区域的主要参数Tab. 1 Main p
10、arameters of an air -source heat pump in different heating areas项目InmIVV出vnHn3000287526252375212518751375Tb-12-8-6-1126HDLF0. 750. 830. 830. 860. 9170. 9171. 167HSPF1.501. 561. 701. 912. 012. 042. 22我国目前普通供热锅炉的额 定效率在70%80%之间.若取 G。为75%，代入式（6）可得H SPF 2. 15,因此,当热泵季节性能系 数大于2. 15时,热泵供热系统和 锅炉供热系统相比才可节约一次
11、能源.近年来我国北方地区采用 的小型单户暖气炉的热效率约为 67%, 一般为自然循环，不用电能, 即s为0.将以上数值代入式（6） 得H SPF 1.97,即空气源热泵与 小型单户暖气炉相比当热泵季节 性能系数大于 1. 97时，才可节约 一次能源.图2 我国7个供热区域的分布5Fig. 2 Seven heating areas in China可见，对热泵能否节能应有客 观的评价，与燃煤供热系统相比 空气源热泵节能与否与气候环境 及热泵性能有很大关系2）空气源热泵和电加热系统的能耗比较对电加热系统有Ee= H SP F - 1（7）当E 0时,HSPF 1,空气源热泵系统和电加热系统相比就
12、可节约一次能源综上所述,空气源热泵供热系统与电加热系统相比，在H SPF 1时节约一次能源；与锅炉供热系统相比，则取决于当地气候条件下热泵的H SP F值及与之相比的锅炉的效率 .2 空气源热泵供热系统的经济可行性分析2. 1几种供热系统的年度使用费供热系统的年度使用费采用下式计算Ac= 2? R+ Rc+ Mc(8)1)空气源热泵供热系统年度使用费AchpAchpJp? Rhp? Qd/HDLF+ Sq? P9HSPF+ Ahp? Bp? Hp? Qd/HDLF(9)第29卷第5期巨永平等：空气源热泵的节能效果及经济可行性分析? #?式中：Hhp为修正系数，热泵只用于供热时为1,冷热两用时为
13、附加于单冷型空调器初投资的百分数的倒数2) 锅炉供热系统年度使用费AcbAcb= Ab?Qd?(Rb+Bb) +3600?Sq1?pc/(G?Hd)+ s?pe(10)3) 电加热供热系统年度使用费AceAce= Ae? Qd? Re+ Sq Pe+ B? Ae? Qd(11)2. 2空气源热泵供热系统和锅炉供热系统的经济性比较准则关系式为了便于分析，此处定义年度使用费用节省率LxLx = (A 0,则说明热泵供热系统比锅炉供热系统节省年度使用费从式(13)可见，当空气源热泵所在地区及当地的价格体系确定之后，Lb即有确定值.因此,式(13)可作为两种系统进行经济性比较的普遍关系式2. 3小型空
14、气-空气热泵供热系统和锅炉供热系统的经济性比较计算2. 3. 1小型空气-空气热泵只用于冬季供热时和锅炉供热系统的经济性比较取 i= 11% , B= 0. 02, Bp= 0. 018, Pc= 0.22 元/kg , Pe= 0. 262 元/ (kW? h),热泵及锅 炉系统的寿命分别取15年和18年6,7,其他数据按表1取值.1)小型空气-空气热泵和小区锅炉房供热系统的经济性比较对分体式小型空气-空气热泵取Ahp= 2700元/kW,窗式空气-空气热泵 Ap= 1000元/kW,Ab= 750 元/kW,Gbo= 0.75, Hhp= 1,计算结果如表 2.表2 小型空气-空气热泵和小区锅炉房供热系统的经济性比较Tab. 2 Economic comparison of a residential heating-only heat pump with a boiler heating system区域In出IVV分体Lb-0.73-0. 71-0. 70-0. 68-0. 67-0.66-0. 62窗式Lb-0.
