比空气能热泵节能的泰尼天暖系统

2016年随着北方地区采暖推行煤改电，大城市周边的一些农村开始享受政府的资金补贴，使用空气能电锅炉作为取暖设备。在政府补贴的吸引下，“空气能”这词开始火热起来了。

空气能电锅炉实际上就是空气能热泵的一种，早在上个世纪七八十年代，西方国家就开始推广使用了，主要适用对象是远郊的独立别墅，几乎不在市区居民住宅楼使用。

热泵的工作原理就是空调的反向工作方式，通常分为热风泵和热水泵，通称热泵。热风泵就是将从室外空气中交换出来的热能以热风的方式传入室内，而热水泵是将交换得到的热量将水加热输入蓄水罐用以采暖。

           热泵室外装置                   1.凝器冷 2. 膨胀阀 3. 蒸发器 4. 压缩机

从理论上来说，空气能热水器要比普通电锅炉效率高3-4倍。 如果电锅炉的效率系数COP=1，空气能热泵的COP=3-4。这就是以空气为热源的热泵的最大优点。但是它的应用也是受到环境条件及造价限制的：

1. 实际使用时，当室外气温低于-15度C，空气能热水器的效能系数降低到COP=1，其完全失去了节能效果，变成了一台电热锅炉。所以说室内外温差大小决定了空气能电热水器节能效果。它实际的工作是将水预热到一定温度，在通过电加热将水温提升到采暖所需要的温度。预热温度的高低直接影响着COP的数值，当室内外温差大时，预热蓄水罐的水温无法达到理想温度，不得不用电加热的方式提升水温以满足用户取暖需求。因此，从地里环境上来说，河北省中部以南的地区比较适合使用空气能热水器。

2. 质量好的空气能热泵造价很高，不是一般农村居民能消费起的。为了达到较好的使用效果，有时要采用多级压缩的方式及使用较大的户外交换装置，首先城市内的居民楼是没有空余位置来安装室外交换器的。农村居民虽然有较大的空闲地方，但个人出钱安装满足所有房间的采暖是不现实的。以北京郊区为例，政府低价提供一台5000瓦空气能电锅炉，只能保证100平方米以内的采暖面积，剩余面积要么全额购买一台要么用其它方式替代。而在其它省份政府未必能补贴1-2万元来为你埋单。

3. 遇到较冷天气时，室外交换器产生的冷凝水会结冰，还需要辅助电热设备进行化冻。当冷凝器和蒸发器管路聚集灰尘后，会直接影响产品的工作效率。户外装置是最易老化出毛病的地方，更换零部件时政府还会提供补贴吗？

4. 煤改电中，政府确实在掏腰包为减少农村的烧煤出钱出力。然而许多郊区烧煤用户并没有做建筑的节能保温工作，还是24红砖墙、水泥屋顶。理由是多少辈子都是这么过来的，怎么便宜怎么做；许多盖的房子是用来出租的，耗的是租户的电，与己无关。煤烟是减少了，可是没有节能减排，非节能建筑冬天散出的热气也是形成雾气的一个原因。

5. 根据调查，许多国产空气源热泵在-5度时几乎全靠电来加热，耗电量一点也不低。调查数据显示，即使在南方湿冷地区，作为地暖热源，空气源热泵的安装功率密度约为120-130瓦/平方米，每天工作8-10小时，每平方米实际耗电量约为0.8-1.0度，那么120平方米的住宅的每天耗电量为96-120度。当需要比较大的循环热水量时，还需要增加较大容量的蓄水罐，这又的另外花钱购买。一些厂商号称产品能在-18度的室外气温下工作，但需要加大投资，这又有什么意义呢？如果功率密度配置需要120瓦/平方米，每天耗电1度/平方米，这样的空气能采暖设备能算作节能设备吗？

6. 水源热泵具有较高的能效比，节能效果远远大于空气源热泵，因为冬天地下水温能提供10度左右的温差，使得热源能量得到保证。其不能广泛推广的原因是造价极高，不能到处打井取水。

泰尼远红外热射采暖系统与空气能热泵及电暖器的节能对比如下：

摘要：

    在美国，通常大多数的民用住宅供暖系统采用的是以空气为介质的对流形式。而热射系统，象柔和的阳光一样将热能直接传发到人体或物体上。与传统的空气对流形式取暖系统相比较，作为一种新型取暖设备，热射板可在同样的环境下将室温提高三至四度，而且比传统的热泵电锅炉节省33%的能源，比电阻式取暖器节省52%的能源。

*比空气能热泵式取暖器节能33%    

*比电阻式取暖器节能52%

*减少空气的渗透和热量损失。

*模块化温控　

下面的文章介绍一项设计案例　

设计方案的目的

通过对泰尼热射板的性能和舒适程度的评估，以达到与传统的对流式热泵型和电阻型取暖器比较的目的。首先我们要做的是证实热射板生产厂所给出的下列断言：

*比传统对流式取暖系统减少10-20%的空气渗透

*在给定负荷下，与传统的热风式和空气对流式系统相比，极大地降低了安装容量

*与电阻式取暖器相比，大量地降低了耗电量

*比传统对流系统大量地减少了能源的花费

*在同样发热量的条件下，保证了舒适度并能产生额外的3-4度的热能效益。

基本原理

泰尼热射板是一个固态的电热板，它是由微薄传导材料及连接在两层压电聚酯薄膜之间的铜电极组成的。薄膜的反面贴着是玻璃纤维板，正面覆盖着膨松纹理状材料，由铝框架将整个薄板牢固。热射板发出99%输入能量的热射输出，即电热转换效率为99%。

热射板应被安装在房间的天花板上。其功率密度为50瓦/平方英尺，约538瓦/每平方米。可使用110伏，220伏，240伏和277伏的电源，外形尺寸的增减值为30厘米，最大尺寸为1.2米宽，2.4米长。该项技术已被应用在工业(干燥)，民用住宅以及商业建筑。

实例分析

这是一套建于1990年的两层传统式住宅，面积约204平方米。选择它是因为以前这里使用热风泵式及电阻式取暖系统，能源的使用数据已从这里采集到了。

  生产厂指定了热射板的数量，尺寸和安装位置。划分13个取暖区域，使用16个热射板。总安装了16平方米，即整个别住宅的热能密度为40瓦/平方米。为了测试操作变量，热能及环境温度，生产厂为热射板配置了液压线性电压温控调节器。

为了降低空气的渗透，必须对热泵式的取暖系统的输热管线进行密封。由于热能辐射的特性，热射板的总安装功率仅为8100瓦，比电阻式取暖系统(20500瓦)和热泵泵取暖系统(16700瓦)节省了大量的能源。热泵泵式取暖系统包括两个电热泵(一楼2吨，二楼一吨)，这是两个新的空气对空气的热泵系统，是由当地供应商提供的典型标准使用设备。热泵取暖系统的楼上楼下两个区域，配置了最新的程控温度控制器，并能区分周日和周末，以进行使用策略的自动控制。

事前也在这里的所有房间安装了电阻式取暖器，并对室外温度对能量消耗的影响进行了量化统计，以便对热射式和电阻式取暖装置进行能量消耗的比较。

表-1列出了比较的结果：

对热量的舒适性也进行了评估。热射板的优点之一是在没人的地方，可以将温控器的旋钮回调。演示的回调温度是15.5度，前调设置温度是20度。在10至15分钟后，评估证人感觉到室温到达了可接受的程度，30至45分钟之后，室温到达了舒适程度。然而，使用者需要一些动作改变，想使室温达到立即舒适程度，不得不等会；离开的时候，必须将温控器的旋钮反转。最后，经过研究比较，两个评估证人(使用者)选取了热射系统。

在使用热射系统的房间里，温度的阶层要比传统的对流取暖系统少，平均温度有最小的从地面到屋顶的温差。

项目研究组织

美国住宅建筑商全国委员会属下有190000会员，其中有50000名会员承建了80%的美国住宅。美国房屋建筑商全国委员会的研究中心，成立于1964年，作为委员会属下的一个非盈利组织。研究中心共有包括科学家，工程师，经济师，建筑师及计划师在内的75名专业人员。该中心在房屋试验园区修建了许多样品住宅，以便对与民用建筑有关的创新技术进行评估。

经济性

在通常一个年度的取暖季节内，在本地区使用热射板所节省的费用展示下面的图表-2中。

表-2列出了能耗，花费及使用热射板的节省费用

这些数据取自于监视和用于实地研究用的数据采集系统。系统获取，记录了样品住宅中多处取样节点的热温舒适性及能量的消耗。

项目主持及监测组织： 美国住宅建筑商全国委员会研究中心

资助机构：           美国能源部

本文纂稿：           国际能源组织能源散发技术分析研究中心

日期：1999年4月

文件编号：US 99.502/3A.F04, Result 337

美国天暖联系电话：010-87781868 18001291861