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為啥用超低溫空氣源熱泵采暖比直接電采暖省70%電費(fèi)？
“空氣源熱泵比直接電采暖節(jié)能70%”，“空氣源熱泵輸入1份電平均得到4份的熱量”，這些常識在我們行業(yè)內(nèi)可謂耳熟能詳了。但是在市場推廣中，還是會有消費(fèi)者質(zhì)疑：“那能量守恒定律咋看”、“啥守恒啊?推翻了唄，我們這磚家就比國外的牛逼”。
空氣源熱泵在現(xiàn)在的“煤改電”市場已經(jīng)獲得大量的應(yīng)用。動輒超過30萬平方米的集中供暖案例，已經(jīng)屢見不鮮。但是當(dāng)我們把推廣的觸角伸到普通老百姓面前時，還是免不了要把這個說清楚：空氣源熱泵難道可以不符合能量守恒定律嗎?那么，空氣源熱泵究竟是節(jié)能環(huán)保家電，還是偽科學(xué)的產(chǎn)物?
熱泵實(shí)質(zhì)上是熱量“搬運(yùn)”裝置
“能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中,能量的總量保持不變。”這就是中學(xué)物理課本中的“能量守恒定律”，它也是自然科學(xué)中最基本的定律之一。
在自然界中，水總由高處流向低處，熱量也總是從高溫傳向低溫。但人們可以用水泵把水從低處提升到高處，從而實(shí)現(xiàn)水的由低處向高處流動，熱泵同樣可以把熱量從低溫傳遞到高溫。所以熱泵實(shí)質(zhì)上是一種熱量提升裝置，熱泵的作用是從周圍環(huán)境中吸取熱量，并把它傳遞給被加熱的對象。
空氣源熱泵的四大部件包括蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器和膨脹閥。通過讓“冷媒”(家用空調(diào)也需要冷媒)不斷完成蒸發(fā)(吸取環(huán)境中的熱量)→壓縮→冷凝(放出熱量)→節(jié)流→再蒸發(fā)的熱力循環(huán)過程，從而將環(huán)境里的熱量轉(zhuǎn)移到水中。
空氣源熱泵工作原理動圖
空氣源熱泵在工作時，首先是輸入1份電能，驅(qū)動壓縮機(jī)做功(這部分電能最終還要轉(zhuǎn)化為熱能)，然后從外界環(huán)境溫度中再吸收大量的熱能，通過冷媒循環(huán)系統(tǒng)在冷凝器中進(jìn)行放熱。正是由于“能量守恒定律”的存在，輸入壓縮機(jī)的這1份電能總是能轉(zhuǎn)化成為1份熱能，而從外界環(huán)境中吸取的大量熱能就成了額外的收獲啦。
也就是說，真正把水加熱的主要力量，不是輸入的那1份電能，而是空氣中免費(fèi)的“熱量”。這個免費(fèi)的熱量能有多少呢?一般來說，夏天要更高一些，一份電能大概能帶來5份熱能，而冬天就會差一些，1份電能大概帶來2~3份熱能。
-25℃以上，都能正常制熱
眾所周知，空氣源熱泵能夠提升和搬運(yùn)熱量的核心部件之一就是壓縮機(jī)。用于北方采暖的熱泵所搭載的壓縮機(jī)都必備一個功能，就是“渦旋強(qiáng)熱技術(shù)”。其原理與汽車的渦輪增壓發(fā)動機(jī)類似，通過增加一個吸氣回路，將以往壓縮機(jī)只有一次的壓縮過程升級為兩次。可增加20%的冷媒循環(huán)量，顯著提升制熱能力和效率。
最新的噴氣增焓和變頻空氣源熱泵能夠在-30℃極寒天氣下穩(wěn)定制熱，出水溫度可達(dá)50°C以上，滿足暖氣片、地暖、生活熱水、風(fēng)機(jī)盤管等多重制熱應(yīng)用。這樣，就算是極端低溫，熱泵主機(jī)產(chǎn)生的熱量還是“1份輸入的電能+超過1份的外界環(huán)境溫度吸取的熱量”，因此，比單純的用電加熱節(jié)能多啦。
可以參見上圖，最新型的谷輪變頻空氣源熱泵壓縮機(jī)具有更寬廣的低溫制熱運(yùn)行范圍。在-30℃的環(huán)境溫度時，依然可以穩(wěn)定輸出50℃以上，而不需要借助電加熱。這也說明了，空氣源熱泵完全能夠在冬季低溫情況下正常制熱，以供給生活熱水或者采暖。
同是用電，熱泵比純電暖氣省70%!
直接電加熱是能量的轉(zhuǎn)化，即輸入一份電能轉(zhuǎn)化為一份熱能——實(shí)際上并不能百分之百轉(zhuǎn)化，大概95%左右吧。而輸入空氣源熱泵主要進(jìn)行的是能量的轉(zhuǎn)移——1份電能驅(qū)動系統(tǒng)從空氣中轉(zhuǎn)移了多達(dá)5份的熱能。誰費(fèi)電誰省電，也就一目了然啦。
以河北、山東多地的多個空氣源熱泵小區(qū)集中采暖的投資項(xiàng)目來看，在電費(fèi)在0.5元/度左右的時候，單個采暖季項(xiàng)目運(yùn)行費(fèi)用普遍在13.5元~16.5元/㎡之間。而市政供暖的收費(fèi)則普遍在22元~26元/㎡。其節(jié)能性一目了然。
下面，我們可以用一個北京煤改電真實(shí)案例來說明——
2016.11.15~2017.3.22，北京市順義區(qū)永，某戶供暖面積為120㎡的農(nóng)戶，末端為暖氣片。該農(nóng)戶一冬天耗電量為總7193度，其中峰電3848度，谷電3345度。按照峰段電價0.483元/度，谷段電價0.1元/度來算，總費(fèi)用支出為2193元。
不同采暖方式經(jīng)濟(jì)性對比
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類別 |
單價 |
總供熱量 |
總用量 |
熱效率 |
總費(fèi)用 |
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空氣源熱泵 |
峰0.483元/度 |
20860KW·h |
總7193度 峰3848度 谷3345度 |
290% |
2193元 |
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電采暖 |
20860 KW·h |
總20860度
峰11159度 |
95% |
7370元 |
分析上表可知，電價補(bǔ)貼后超低溫空氣源熱泵采暖單位供暖費(fèi)約為18.3元/㎡，其效率高達(dá)290%，與燃煤采暖費(fèi)用相當(dāng)甚至是略低，相比純電采暖節(jié)省70%的電費(fèi)。
結(jié)論：空氣源熱泵是煤改電首選
綜上所述，從理論上到實(shí)際案例，都可以充分說明：空氣源熱泵是科學(xué)的產(chǎn)物，適應(yīng)性廣，理論上—35℃以上環(huán)境皆可用。在平均氣溫為—5℃的環(huán)境溫度下，每耗一度電，可產(chǎn)生3度電以上的熱量，節(jié)能效益達(dá)到75%，而在—15℃的環(huán)境下，消耗1度電，也可產(chǎn)生2度電以上的熱量，與電輻熱相比的節(jié)能效益達(dá)到70%。冬季季節(jié)綜合能源利用率≥3.0，遠(yuǎn)高于電直接供暖。
國家提倡“宜電則電，宜氣則氣”!有關(guān)部門應(yīng)該正確認(rèn)識我國的能源現(xiàn)狀，合理發(fā)展“煤改氣”，不搞“大躍進(jìn)”，不要給老百姓造成“煤禁了，氣卻沒有來”的供暖困境。同時，在“煤改電”推行中，吸取北京經(jīng)過多年試點(diǎn)走出的技術(shù)路線，認(rèn)定以空氣源熱泵為主的科學(xué)路線方針，從而更完美的完成“減煤換煤，清潔空氣”的行動計(jì)劃!既要藍(lán)天白云，又要溫暖過冬!