文档介绍：多热源热泵经济性分析
游少芳
200920102222

国内供暖行业现状
目前我国冬季供热仍以锅炉房集中供热为主,矿物燃料燃烧会产生大量污染物,包括大量SO2 、NOx等有害气体以及 CO2等温室效应气体。由此产生的环境问题已日益成为政府和公众关注的焦点。
燃烧矿物燃料通常可产生1500~1800℃的高温,是高品位的热能,而建筑供热最终需要的是低品位的热能,直接燃烧矿物燃料为建筑供热意味着大量可用能的浪费。
目前,国内市场上的热水器主要有以下几种:电热水器、燃气热水器、单一太阳能供热热水器、电辅助加热的太阳能热水器、热泵热水器及空气源热泵辅助供热的太阳能热水系统。

电热水器
电热水器利用电加热丝加热蓄热水箱中的水,直接将电能转化为热能。与其他热水器相比,其初投资较低,热效率相对较高,但需消耗大量高品位的电能。从能量高效利用的角度出发,这种供热水系统不宜推广使用。
燃气热水器
燃气热水器是最早投入使用的热水器,其燃气可采用天然气、液化气和管道煤气。燃气热水器在使用过程中,产生大量废气(二氧化碳、一氧化碳、硫化气体等) ,容易造成有害气体聚积和氧气缺乏,从而引发人体中毒。另外,燃气热水器需要较高的启动水压,这对于高层用户来说使用起来较为困难,且燃气热水器使用寿命较短。基于节能环保和经济效益的考虑,燃气热水器在地区的应用受到一定的限制。

单一太阳能供热的热水器
单一太阳能供热的热水器以取之不尽、用之不竭的太阳能为热源,无需消耗常规能源,节能环保,经济性好。其缺点在于,系统的初投资较大,安装位置受建筑结构的影响,受外界气候影响严重,有时不能全天候运行。随着生活水平的提高,单一太阳能供热的热水器难以满足人们对生活热水的需求。
电辅助加热太阳能热水器
为了保证热水器在阴天或日照时间较短的冬季能够稳定运行,电辅助加热太阳能热水器在常规的单一太阳能供热的热水器的蓄热水箱内设置了电加热装置。当太阳辐射不足时,通过电加热供应热水。虽然这种方式解决了传统太阳能热水系统的不能全天候运行的缺点,但仍然需要消耗大量的高品位电能,能源浪费问题依然存在。

热泵热水器
热泵热水器是以消耗一部分电能为补偿,通过热力循环,将环境介质水、地热源、空气等贮存的能量(热量) 加以利用,用来制备生活热水的装置。它的工作原理与热泵空调器的工作原理相同,其区别在于,热泵空调器是从外界环境吸取热量,供给室内空气,而热泵热水器则将这部分热量用于加热生活热水。与电热水器相比,热泵热水器可节约大量高品位电能,但每天仍需消耗一定量的电能。
空气源热泵辅助供热太阳能热水器
空气源热泵辅助供热太阳能热水器,集太阳能热水器与热泵热水器各自的优点于一体,将热泵技术和太阳能热利用技术有机结合起来,以空气源热泵作为传统太阳能热水器的辅助热源,以保证太阳能热水器的全天候工作。试验研究结果表明,在广州地区气候条件下,太阳能集热器面积与空气源热泵容量匹配得当,太阳能集热器可提供全年热负荷的81%;在最冷月,~。

空气型热泵即风冷热泵,它是以吸收室外空气中的低温热量进行供热的,目前,我们家庭中使用的分体冷暖空调机即是典型的空气—空气型热泵。当室外温度为5℃以上时,才能达到热泵所应有的效率,低于这个温度时效率将大大下降,而且蒸发器极易结冰,需消耗电能解冻。当室外温度低于-7℃时,热泵启动较难,且功效比接近1:1,十分不经济。因此,这一类热泵的供热工况仅适用于我国黄河以南,冬季室外气温较高的地区使用。
土壤—水型热泵即地源热泵。它是通过深埋于土壤中的盘管吸收土壤中的低温热量进行供热的。此种热泵在美国应用较多,适用于地下水贫乏地区应用,但造价昂贵,目前在我国还有待推广应用。
水—水型热泵、水—空气型热泵即水源热泵。它是以吸收江河湖泊(冬季不结冰的)水和地下水中的低温热量进行供热的。因此不受室外温度限制,可广泛应用于北方地区的集中供热、中央空调、热水供应、游泳池水加热、室内种植、养殖恒温等。

空气型热泵热水器在市场上的竞争对手主要是太阳能热水器、天燃气热水器和电热水器,热泵热水器虽热效率较高并不一定意味着经济性好,关键是要根据不同的能源价格比较其实际使用费用的差异。
以下的经济性分析以广州地区的气候和能源价格为基准进行,考虑到不同季节的环境温度和水温不同会对热水器的运行效率和使用费用产生明显影响,将全年分为夏天、冬天和过渡季节三种气候进行热水器的年运行费用核算。

空气其中夏天按5个月、冬天3个月