空气源热泵与燃气锅炉双能互补供热技术

背景

近年来，我国城镇化不断推进，供暖面积增加带来供热需求提升。而基于双碳战略目标要压缩燃煤燃气等化石能源使用，出现了供暖需求和供暖热源不足的矛盾。此外，由于现有集中供热管网供热能力有限，造成距城区较远的新建及改扩建小区的供热问题面临挑战，探索可再生能源多能互补供热是必由之路。

破解之道

因地制宜研究可再生能源技术应用，采用符合当地地理情况和热源供应情况的多能互补供热模式。可再生能源系统运行费用较低、初投资高；传统热源初投资低、运行费用高。应综合考虑系统运行费用低、初投资，寻找最优设计工况，在运行费用低于集中供热收费标准的前提下，合理降低初投资。

在实施中应解决如下问题：1.分析项目项目热负荷情况，研究项目热负荷特性，分析计算系统管网特性，论证运行模式;2.收集分析系统中主要设备的特性曲线，根据设备性能进行工况分析:设定优化目标计算平衡点能效比，研究优化控制策略(经济性最优、综合能效最高和碳排放最低等为优化目标)；3.研究基本运行模式，分析不同目标下的热源匹配，优化运行策略(双能串联供、单能单供、双能混供多种运行模式)。

案例分享

1 、项目概况

郑州市惠济区某项目总供热面积18.5万㎡，热负荷为6070kW，室内末端部分采用地板辐射采暖、部分采用散热器。结合郑州市区气候特征，选择采用模块式空气源热泵与燃气锅炉双能互补供热的建设、运行管理模式。

2 、 供热方案本项目选择空气源热泵+燃气锅炉互补供热技术，空气源热泵承担设计负荷的70%，常压燃气锅炉承担设计负荷的30%。设计42台空气源热泵及3台燃气常压锅炉，折合建筑面积38元/㎡，低于集中供热相关费用（市政热力配套费55元/㎡，换热站建设费15元/㎡）。

该供热站一共两层，一层为设备间，二层为配电间、办公室和宿舍，屋顶放置空气源热泵热风机。

（1）锅炉设置3台1050kW模块化低氮燃气锅炉，额定热功率1050KW，锅炉热力系统采用常压系统，用开式高位水箱进行定压，压力不超过0.05MPa，常压运行，没有安全隐患。

锅炉无专用进气管道，无需设室外进气口和进气管道，安装方便，但滤芯容易堵塞，清洗麻烦。一次网常压运行，长度10米左右。

（2）板式换热器本项目一次侧常压、二次侧7.5公斤（建筑层数15层），压力不等，一次侧二次侧不等压板式换热器，两侧压力不同，费用高。采用了常规板式换热器，两侧压力差应小于6.5公斤，并不满足要求，目前使用正常，但长期使用有漏水可能。

（3）空气源热泵设置42台，前期入住率低仅41%，实际安装了24台，铭牌制热COP3.5。空气源热泵可承受最高1.6MPa的压力，所以直接安装在二次网管道上进行加热，无需一次网和板式换热器。

3、运行策略及效果室外温度较高，二次网供水温度达到42度以上，优先运行空气源热泵，低温天气，空气源热泵COP低于1.5时，空气源热泵和燃气锅炉联合运行，充分利用燃气锅炉。双能互补系统运行费用低于燃气锅炉，和空气源热泵持平，但仍高于城市集中供热，主要是本小区入住率41%，城市集中供热入住率平均70%，后期入住率达到70%，运行费用将低于城市集中供热。

项目应用效果良好，受到了中央电视台新闻频道专题报道。