本文采用使用英华特喷气增焓涡旋压缩机的空气源热泵,配合室内暖气片采暖末端,对北京市通州区永乐店镇用户进行了整个采暖季(2016年11月15日至2017年3月22日)的机组运行及室内采暖效果的监测。
1.喷气增焓介绍
1.1 喷气增焓原理
喷气增焓涡旋压缩机是在涡旋的第一压缩腔,喷射经过主回路初步过冷、节流的低温制冷剂。喷射回路的制冷剂经过经济器(板换)换热,把过热蒸气注入压缩机第一压缩腔,与压缩腔中的冷媒混合,降低压缩机的排气温度,拓展了压缩机的运行范围,并且实现以单台压缩机完成二级压缩,增加了冷凝器的制冷剂流量;另一方面,节流后的制冷剂通过经济器与主回路换热,增加主回路的过冷度,增加蒸发器的换热量,进而提高冷凝侧的制热量。Fig.1是制热循环压焓图,Fig.2是压缩机运行范围图。
1.2 喷气增焓技术实现
喷气增焓喷射位置-涡旋盘第一压缩腔(Fig.3),来自经济器中间压力的过热或饱和蒸汽通过导管喷射入涡旋盘(Fig.4)。
2.监测方法
2.1监测内容及设备
本文涉及试验监测地点是通州区永乐店镇老槐庄某户,时间从2016年11月15日至2017年3月22日整个采暖季。
Tab.1采暖用户信息
Tab.2采集设备
3.监测数据与分析
3.1机组在最冷时间段的表现
本文选取了通州区2016-2017采暖年最冷时间段中的3天,2016年12月22日~2016年12月24日三天时间。数据显示这三天时间日平均气温-5℃~-6.3℃,最低气温-12.2℃,最高气温2.9℃,室内温度始终维持在18.5~21.2℃,机组出水温度43~48℃,机组回水温度41~45℃,出回水温差基本稳定在3℃,压缩机运行排气温度最高103.6℃。
3.2环境温度变化对机组运行及采暖效果的影响
以2016年12月为例,选取日平均最高的一天12月1日,日平均气温5.0℃,和日平均最低的一天12月30日,日平均气温-5.3℃。
两天日平均差异达到10.3℃,室内平均气温差距仅为2℃,从Fig.8可以看出随着室外气温的上升,室内气温也会随之升高,室外平均气温相差较大,但是对室内温度影响幅度却很小,这是由于用户房屋墙壁、窗户做了保温,房屋相当于机组来说是一个很大蓄热及保温设备,同时从Fig.9看出气温低的阶段,机组的开机时间(制热时间)增加66.7%,停机间隔减小,总的开停机循环时间基本相同,反映低环境温度下机组制热时间,耗费电量将会大幅增加。
由于本次采集完全是用户的真实使用情况,根据用户自己的生活作息及使用习惯调节,在一天中的11:00~17:30,用户可能外出或者因室外气温较高,用户选择关闭机组,所以这段时间机组是停机的,室内温度出现一段下降。即便用户已经停机,室内温度还是维持在17.5℃以上,可见用户房屋保暖效果非常良好。
3.3除霜对机组运行及采暖效果的影响
本文选取了2016年12月19日这一天重雾霾天气,北京市发布了雾霾橙色预警并进行了交通限行。由于北方冬季气温低,雾霾、下雪天气多,极容易造成空气源热泵蒸发器大面积结霜,影响制热效果。
从本次监测中选取重雾霾天气,湿度高,同时气温-4℃~8℃也是机组容易结霜的阶段。
从Fig.10显示全天除霜5次,除霜持续4分钟即可清除彻底。Fig.11表明除霜前后室内温度无变化,全天室内气温维持在18~21℃。Fig.12除霜前后,机组出水温度降低11.4℃,回水温度仅降低2℃,除霜结束后正常运行9分钟水温恢复至除霜前的水平。
这是由于机组配置了缓冲水箱,有效地缓解了因除霜阶段机组不仅不制热,同时还会从室内暖气片中吸收部分热量用于除霜的情况。
4.经济性评估
北京市2016年~2017年采暖季煤改清洁能源电费政策:供暖期11月1日至次年3月31日,每日早6点至晚9点 ,峰段电价0.483元/度;每晚9点至次日6点,谷段电机0.3元/度,市、区两级对谷段电价各补贴0.1元/度,最高限额1万度,即谷段电价低至0.1元/度(采暖季总耗电超过1万度额度,谷段电价将不再补贴,价格将大幅上升!)。从表Tab.3可知空气源热泵采暖效率高达290%,与燃煤采暖费用相当甚至是略低,相比纯电采暖节省70%的电费。
Tab.3:不同采暖方式经济性对比
5.结论
根据通州区整个采暖季实时实地采暖监测,机组在这个采暖季运行温度,运行高效,满足采暖要求。监测结果分析如下:
(1)在北京整个采暖季,即便最低室外气温达-12℃,室内温度维持18~21℃;
(2)室外温度降低,室内温度小幅减少,用户可根据使用感受适当调高机组进出水温度,提高房间舒适性;
(3)空气源热泵相比传统的燃煤,纯电采暖均有明显优势,采暖季总用电量7193 KW·h,总热效率高达290%,高效节能。
参考文献:
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