0 引言
1 冰源热泵系统
Fig. 1 Schematic diagram of ice source heat pump图1 冰源热泵系统原理图 |
2 不同热泵系统能效对比
2.1 气象参数的确定
2.2 蒸发温度的确定
Table 2 Heating days corresponding to evaporation temperature in different cities表2 不同城市蒸发温度对应供暖天数 |
热泵类型 | 条件 | 供暖天数 / d | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
哈尔滨 | 北京 | 郑州 | 武汉 | 南京 | |||
空气源热泵 | 气温 / ℃ | 蒸发温度 / ℃ | |||||
-20 ~ -14 | -32 ~ -26 | 59 | - | - | - | - | |
-14 ~ -8 | -26 ~ -20 | 39 | - | - | - | - | |
-8 ~ -2 | -20 ~ -14 | 24 | 17 | - | - | - | |
-2 ~ 4 | -14 ~ -8 | 34 | 81 | 51 | 17 | 24 | |
4 ~ 10 | -8 ~ -2 | 19 | 24 | 45 | 32 | 55 | |
冰源热泵 | 地表水温 / ℃ | 蒸发温度 / ℃ | |||||
2 ~ 4 | -3 ~ -1 | 85 | - | - | - | - | |
4 ~ 6 | -1 ~ 1 | 56 | 92 | 10 | - | - | |
6 ~ 8 | 1 ~ 3 | 34 | 30 | 80 | 21 | 50 | |
8 ~ 10 | 3 ~ 5 | - | - | 6 | 28 | 29 | |
地源热泵 (蒸发温度) | 175 (3.0℃) | 122 (9.0℃) | 96 (12.3℃) | 49 (9.5℃) | 79 (9.3℃) |
2.3 系统能效计算结果与分析
Table 3 Energy efficiency of heat pumps in different cities表3 不同城市热泵系统能效 |
热泵类型 | 条件 | 系统能效 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
哈尔滨 | 北京 | 郑州 | 武汉 | 南京 | |||
空气源热泵 | 气温 / ℃ | 蒸发温度 / ℃ | |||||
-20 ~ -14 | -32 ~ -26 | 2.1 | - | - | - | - | |
-14 ~ -8 | -26 ~ -20 | 2.3 | - | - | - | - | |
-8 ~ -2 | -20 ~ -14 | 2.5 | 2.1 | - | - | - | |
-2 ~ 4 | -14 ~ -8 | 2.8 | 2.2 | 2.4 | 2.5 | 2.4 | |
4 ~ 10 | -8 ~ -2 | 3.0 | 2.6 | 2.7 | 2.6 | 2.7 | |
冰源热泵 | 地表水温 / ℃ | 蒸发温度 / ℃ | |||||
2 ~ 4 | -3 ~ -1 | 2.8 | - | - | - | - | |
4 ~ 6 | -1 ~ 1 | 2.9 | 2.9 | 3.0 | - | - | |
6 ~ 8 | 1 ~ 3 | 3.1 | 3.1 | 3.1 | 3.2 | 3.1 | |
8 ~ 10 | 3 ~ 5 | - | - | 3.2 | 3.2 | 3.2 | |
地源热泵 (蒸发温度) | 2.5 (3.0℃) | 3.0 (9.0℃) | 3.2 (12.3℃) | 3.0 (9.5℃) | 3.0 (9.3℃) |
3 不同热泵系统经济性分析
3.1 机组运行成本
Table 4 Electricity price and heat load in each city表4 各城市电价及热负荷 |
城市 | 电价P / [元/(kW·h)] | 热负荷q / (W/m2) |
---|---|---|
哈尔滨 | 0.72 | 43.4 |
北京 | 1.03 | 40.3 |
郑州 | 0.68 | 42.6 |
武汉 | 0.69 | 26.0 |
南京 | 0.67 | 28.0 |
Table 5 Operating cost of each heat pump system during heating period表5 各热泵系统采暖期运行成本 |
城市 | 采暖期运行成本 / 万元 | ||
---|---|---|---|
空气源热泵 | 冰源热泵 | 地源热泵 | |
哈尔滨 | 33.0 | 27.5 | 31.0 |
北京 | 15.9 | 11.9 | 11.9 |
郑州 | 11.8 | 9.2 | 8.8 |
武汉 | 4.0 | 2.7 | 2.8 |
南京 | 6.3 | 4.8 | 5.0 |
3.2 机组初投资
Table 6 Initial investment of different heat pump units表6 各热泵机组初投资成本 |
城市 | 初投资成本 / 万元 | ||
---|---|---|---|
空气源热泵 | 冰源热泵 | 地源热泵 | |
哈尔滨 | 150 | 130 | 174 |
北京 | 95 | 110 | 161 |
郑州 | 100 | 113 | 170 |
武汉 | 75 | 78 | 104 |
南京 | 80 | 84 | 112 |
3.3 静态投资回收期
Table 7 Static investment recovery period for ice source heat pumps in different cities表7 不同城市冰源热泵静态投资回收期 |
城市 | 投资回收期 / a |
---|---|
哈尔滨 | - |
北京 | 3.0 |
郑州 | 5.1 |
武汉 | 2.3 |
南京 | 2.6 |