地源熱泵冰蓄冷中央空調(diào)淺析

目前生產(chǎn)和使用的空氣源熱泵戶型中央空調(diào)存在有一些急待解決的問題，研究開發(fā)地源熱泵戶型蓄冰中央空調(diào)，對節(jié)能、降低用戶運行費用和電網(wǎng)調(diào)峰有著十分重要的意義和發(fā)展前景。為了加快地源熱泵戶型蓄冰中央空調(diào)的發(fā)展和應用，建議電力部門盡快建立完善鼓勵低谷用電的優(yōu)惠政策，如盡可能拉大峰谷電價比，給予蓄冰空調(diào)設備的開發(fā)和使用補貼等。同時也建議有關廠家加強地源熱泵戶型蓄冰中央空調(diào)的開發(fā)研究，降低造價，提高綜合效益，為戶型蓄冰中央空調(diào)開辟更廣闊的市場。

1、戶型中央空調(diào)的發(fā)展

戶型中央空調(diào)即住宅集中空調(diào)，自20世紀90年代進入中國市場以來，正得到很快的發(fā)展。就其原因，s*先是我國一直把城鄉(xiāng)居民住房當作頭等大事來抓。

近年來人均住房面積有了很大提高，并且住房也有向大戶型、多居室的別墅、多層和小高層發(fā)展的趨勢;第二，人民生活水平提高，富裕起來的城鄉(xiāng)居民住房室內(nèi)裝飾都達“小康”水平，房間空調(diào)已滿足不了他們的要求，更多的人把消費投向了戶型中央空調(diào);第三，生產(chǎn)工藝的成熟和激烈的市場競爭，使得戶型中央空調(diào)的造價逐漸為工薪階層接受;第四，城市建筑景觀和環(huán)境的限制，也使城市的一些小型商業(yè)用戶轉(zhuǎn)而使用小型集中空調(diào)。以上幾點可以看出，關注和議論戶型中央空調(diào)并非超前，戶型中央空調(diào)將是21世紀的新消費熱點。

2、戶型中央空調(diào)目前存在的問題及解決辦法

2.1戶型中央空調(diào)目前存在的問題

經(jīng)對目前戶型中央空調(diào)的調(diào)查和了解，我們發(fā)現(xiàn)存在著如下問題：

1)國內(nèi)生產(chǎn)的戶型中央空調(diào)大多是以空氣為熱源的熱泵機組，雖然在使用和安裝上有其方便之處，但在夏季炎熱的地區(qū)，機組冷凝溫度較高，COP值較低，機組耗電量大;在冬季溫度較低，濕度較大的地區(qū)，機組又需融霜，造成室溫波動較大，機組耗電量同樣增大。

2)以空氣為熱源的熱泵機組，受室外空氣的影響很大。隨室外空氣溫度的變化，熱泵機組的制冷(制熱)量與建筑物的需冷(需熱)量變化方向正好相反，很難匹配。

3)目前國內(nèi)生產(chǎn)的戶型中央空調(diào)均無真正的能量調(diào)節(jié)。由于室外空氣溫度變化較大，在整個供冷或供熱季節(jié)中，熱泵機組大多數(shù)時間處于部分負荷下COP值低的狀況。因此，目前有一種“戶型中央空調(diào)買得起，用不起”的說法。據(jù)了解，在重慶市，建筑面積250m2左右的戶型中央空調(diào)，每月電費在1000元以上。

4)制冷量6kW以上的戶型中央空調(diào)多要求使用三相電源，而有很多用戶卻不具備使用三相電源的條件，當用戶需冷量較大時，往往采用2臺單相機組并聯(lián)，這不僅增加了投資，也給安裝帶來不便。

5)家用空調(diào)，特別是用電量較大的戶型中央空調(diào)的發(fā)展，導致城市高峰負荷快速增長，加劇了城市電網(wǎng)的供需矛盾。例如經(jīng)濟發(fā)達的上海市，供電量為9600MW，居民空調(diào)用電約占30%。1998年8月的持續(xù)高溫，居民空調(diào)全部開啟，使上海空調(diào)負荷猛增到3000MW左右，當月13日上海z*高用電負荷達9018MW，比1997年同期凈增1000MW，出現(xiàn)電力缺口約700MW，電力高峰、低谷負荷相差3700MW。

2.2地源熱泵戶型蓄冰中央空調(diào)

針對空氣源熱泵戶型中央空調(diào)的問題，筆者提出地源熱泵戶型蓄冰中央空調(diào)，其優(yōu)點在于：

1)以土壤為熱源，由于全年土壤溫度波動小，隨著土壤深度的增加，土壤溫度變化相對穩(wěn)定。冬季土壤溫度比空氣溫度高，夏季又比空氣溫度低，所以熱泵的供熱供冷的COP值均高。據(jù)重慶大學劉憲英教授科研組的測定，與空氣源熱泵相比，地源熱泵COP值平均提高30%左右[4]，因而可以大大減少戶型中央空調(diào)的耗電量，也為用戶節(jié)省了運行費用。

2)在室外氣溫處于極度狀態(tài)時，用戶對冷(熱)量的需求量處于高峰期，由于土壤溫度有延遲，這時它的溫度并不處于極端狀態(tài)，它可以提供較小的冷凝溫度和較高的蒸發(fā)溫度，提高機組的制冷(制熱)能力，盡可能滿足用戶要求。

3)土壤源熱泵的埋地盤管不需要除霜，減少了結(jié)霜和除霜的損失及復雜的除霜控制，從而降低了戶型中央空調(diào)機組的造價。

4)土壤源熱泵不需要風機，可以減少噪聲和熱風污染，而且運行情況好于空氣源熱泵，有較高的可靠性。為用戶的使用帶來很大的方便。

5)土壤源熱泵的主機，可安裝在貯藏室或車庫內(nèi)，完全不影響建筑外觀。

6)也正是由于土壤溫度的延遲作用，因而可以提高戶型中央空調(diào)單機的制冷量。再加上夜間蓄冰，可減少白天機組制冷量，使機組壓縮機容量減小，降低機組造價，同時還可以適應更多的單相電用戶的需要。

7)夏季，即便是在夜間，土壤源熱泵的冷凝溫度也低于空氣源熱泵，因而可以減小制冷系統(tǒng)運行時的壓縮比，這為戶型中央空調(diào)利用低谷電蓄冰創(chuàng)造了極為有利的條件。

3、地源熱泵戶型蓄冰中央空調(diào)應用前景

地源熱泵戶型蓄冰中央空調(diào)需要埋地盤管，給其應用帶來一定的限制，但筆者還是認為它有較大的市場前景：

1)小型別墅逐年增多，地源熱泵戶型蓄冰中央空調(diào)是富裕起來的城鄉(xiāng)居民家庭空調(diào)的s*選機型。這部分居民占我國人口的比例不大，但絕對數(shù)不小。

2)城市綠化面積擴大，也為一些低層住戶和小型商業(yè)、辦公用戶提供了使用地源熱泵戶型蓄冰中央空調(diào)的條件。

3)工礦企業(yè)的辦公、計量、化驗、檢測等附屬用房也具有使用地源熱泵戶型蓄冰中央空調(diào)的條件。

4)據(jù)國外資料介紹，在定負荷運行情況下，蓄冷空調(diào)比非蓄冷空氣調(diào)年節(jié)能率為13%。因此，蓄冷空調(diào)將得到國家重視和推廣，并有可能獲得國家補助，以降低用戶的投資。

5)為解決電力負荷不均的問題，我國將進一步拉大峰谷電價比，與國際通行峰谷電價比例靠攏，以鼓勵利用低谷電。與此同時，“峰谷電價”也即將進入家庭。

上海市已率先對居民家庭實行“峰谷電價”，目前已在一些居民家庭中試行。

為鼓勵城鄉(xiāng)居民合理用電，四川省電力公司出臺了一系列峰谷電價優(yōu)惠政策。安裝了一戶一表分時計度的居民用戶，在6至11月豐水期深夜低谷時段，每千瓦時電費只交0.1元。其余季節(jié)深夜低谷用電每千瓦時為0.1875元，而常規(guī)用電每千瓦時電費為0.3878元。隨著“峰谷電價”政策的全面實行，地源熱泵戶型蓄冰中央空調(diào)將會有更為廣闊的市場前景。

6)近年來，國外小型蓄冰空調(diào)器發(fā)展很快，日本BAC等5家公司聯(lián)合開發(fā)了幾種10馬力以下經(jīng)濟型的小型冰蓄冷空調(diào)器，為內(nèi)融冰型，變頻和定頻幾種機型，可以蓄冷5h。日本三菱公司已研制開發(fā)出功率為0.75kW的蓄冷空調(diào)機組。國外產(chǎn)品進入中國市場后，必然引起消費者的關注和選用，同時也將推動國內(nèi)戶型蓄冰中央空調(diào)的發(fā)展。