煤改電經濟運行方式的探究

摘要：京津冀地區冬季燃煤采暖導致大量污染物排放，該地區內很多用戶冬季采取“煤改電”方式進行采暖。本文根據用戶現在普遍實行的以空氣源熱泵+末端采暖散熱器構成的“煤改電”供暖系統為研究基礎，已經進行“煤改電”的北京市密云區西田各莊鎮某村為研究對象，具體探究用戶進行“煤改電”后的經濟運行方式。

關鍵詞：“煤改電”；空氣源熱泵；經濟；熱泵能效比

引言

最近幾年，以京津冀為主的地區因霧霾天氣空氣受到了嚴重的污染，空氣質量也一直成為該地區用戶的重點關注問題。利用清潔能源替代傳統燃煤方式進行采暖成為了京津冀地區政府推行的減少空氣污染的有效手段之一，其中“煤改電”因為其特有的優勢又成為了實際清潔能源替代中最為受農村用戶接受的方式之一。隨著技術的發展，冬季使用空氣源熱泵采暖，平均COP值（熱泵能效比）可以達到2.9—3.2，經過實驗，使用空氣源熱泵的取暖費是電鍋爐的五分之二，是燃氣運行費用的二分之一。本文選取了北京市密云區西田各莊鎮已經進行“煤改電”的某村作為研究對象，具體探究用戶進行“煤改電”后的經濟運行方式。

一、“煤改電”更舒適，更經濟的運行方式

1.“煤改電”更舒適的運行方式

經過整個采暖季的運行，通過對該村用戶的取暖效果進行調研后發現85%反饋相對使用燃煤鍋爐，“煤改電”屋內取暖效果不好，平均屋內溫度只有18度左右。究其原因，是因為采暖設備自身性質導致的。燃煤鍋爐一般可以將出水溫度為60-80度的熱水供給至室內末端采暖散熱器，但是空氣源熱泵的出水溫度最高才可以達到50-60度，難以達到燃煤鍋爐的出水溫度。經過實際測量，保溫性差的房間（門窗漏風，墻體屋頂未做保溫措施）如果想要達到與燃煤鍋爐同樣的取暖效果，不使用地暖的情況下需要增加55%的暖氣片。在同樣的出水溫度和房屋保溫性較差的情況下，室內末端采暖散熱器采用老式鑄鐵暖氣片的散熱效果較地暖有很大的差別。因為地暖的熱惰性，造成了其升溫和降溫具有嚴重的滯后性，一般為5-6小時。根據實驗數據，相同環境下，在停止供暖4小時后，采用地板供暖的房屋室內溫度才下降1度，而采用傳統老式鑄鐵暖氣片進行供暖的房間溫度下降速率是采用地板供暖的3.9倍。所以一般建議“煤改電”用戶在經濟條件允許的情況下，可以通過增加房屋保溫性能，更改室內末端采暖散熱器為地暖或增加老式鑄鐵暖氣片數等方式來改善采暖季屋內的舒適程度。

2.“煤改電”更經濟的運行方式

根據調查反饋，做出該村用戶每小時平均用電量圖可以得出：該村90%用戶怕“煤改電”費錢，白天在有太陽照射的情況下，一般都將空氣源熱泵停用，然后等到五點半至六點太陽落山后才又再次開啟空氣源熱泵進行供暖。其實這樣的錯誤做法是很多“煤改電”用戶因為存在很大理解的誤區而導致的?？諝庠礋岜妹看味紩驗槭謩訂⑼５膶е聝炔康膲嚎s機頻繁啟停，而壓縮機頻繁啟停不僅會費電而且會縮短熱泵的使用壽命。因此，短期出門或白天陽光充足時，建議手動將空氣源熱泵的出水溫度調低，使其低速運轉，需要供暖時再將出水溫度調高，這樣可以做到既省電又方便，還可以保證熱泵的使用壽命。

空氣源熱泵的COP值的大小反映了相同工況下，熱泵系統的效率，COP值越高就表示越節能，越省錢。調研所在的農村實際得出的空氣源熱泵COP值是2.0—2.9遠遠低于理論上的COP值，除去房屋本身的保溫性能和室內末端采暖散熱器的影響因素，分析得出如下兩條原因。

第一，“小馬拉大車”的情況。在調研的期間發現，用戶不知道自己家適合安裝多大容量的熱泵，廠家會因為自身利益以及熱泵的使用壽命等方面的考慮，建議用戶選擇偏大一點容量的熱泵，但是不同容量的空氣源熱泵政府補貼比例不一樣，容量越大，政府補貼越少，用戶自己出的錢就越多。例如多數用戶所選擇的Q公司的產品，6匹用戶自己支出的錢是3匹的11倍多，導致用戶都偏向于選擇容量較小，自己支出較少的空氣源熱泵。而這也就導致了現在農村中存在很大一部分“小馬拉大車”的情況，用容量較小的熱泵來帶動較大的供暖面積，再加上房屋本身的保溫性能差和室內末端采暖散熱器為老式鑄鐵暖氣片的影響因素，空氣源熱泵就會長時間處于運行狀態，容易導致電氣部件老化，內部出現短路現象或壓縮機損壞，機組使用壽命就會降低，既浪費能源又不經濟。

第二，“小溫差大流量”的情況。根據調研，80%的用戶將熱泵的出水溫度定到44-48度，剩下各有10%的用戶將熱泵的出水溫度定到48度以上和44度以下，這些用戶除了手動關停熱泵外，從來都不會隨意調整熱泵的出水溫度。實際測量后發現，這些用戶空氣源熱泵的供回水溫度差一直維持在1-2度之間，這樣的“小溫差運行”不僅不節能而且還會造成熱泵中實際參與供暖的水流量增大，增加了系統的耗電量，也會使空氣源熱泵COP值降低。通過實驗數據分析后發現，在實際使用空氣源熱泵時，用戶應該根據室外的溫度來調節家中熱泵的出水溫度來增加熱泵的COP值，使其具有較高的能效比。即建議用戶在室外溫度較低（零度以下）時，可以適當降低熱泵的出水溫度以達到較高的能效比，既省電又可以滿足舒適性的要求。

二、空氣源熱泵應該改進的方面

經過與空氣源熱泵廠家的交流，以及調研時實際觀察正常運行中熱泵的工作情況后發現熱泵運行存在一些問題需要日后改進?，F在實際大規模使用的以空氣源熱泵+末端采暖散熱器（以老式鑄鐵暖氣片和地暖為主）組成的“煤改電”供暖系統中，空氣源熱泵機組的啟停是根據用戶的設定值以實際熱泵的供/回水溫度來控制的。一般當供/回水溫度達到或高于用戶設定值時，熱泵機組會停止運行；當供/回水溫度低于用戶設定值5度時，熱泵機組又會重新啟動運行。但是無論熱泵機組出于何種狀態，內部的循環水泵會一直保持運行狀態，浪費部分電量，也會降低熱泵系統的COP值。建議通過模式的切換，新增一種運行模式，間隔固定時間段（3-5min）后，自動比較室內溫度與供/回水溫度，取最大值控制熱泵機組的啟停。而且還應該做到熱泵進入待機狀態停止加熱時，內部機組和循環水泵一起停止，設定固定的時間使循環水泵保持間歇運行狀態；熱泵從待機狀態進入到加熱狀態時，循環水泵應該先行開啟，然后熱泵機組再正常運行。

同時，由于政府對“煤改電”用戶在谷段時間電價上有補貼（0.1元），遠低于其他非谷段時間的電價（0.4883元），所以可以在現行的供暖系統中加入適當的蓄熱保溫水箱，組成空氣源熱泵+蓄熱保溫水箱+末端采暖散熱器的“煤改電”供暖系統。安裝在屋內的蓄熱保溫水箱可以在谷段時間向內部循環的水蓄熱，然后在其他非谷段時間采用保溫模式，以較低的經濟效益最大程度的保證用戶的取暖需求。

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作者簡介：

劉琳（1994-），女，大學本科，現就職于國網北京密云供電公司，從事電費核算工作。