如何合理选用辅助电加热器

如何合理选用辅助电加热器

广州博恩热能科技发展有限公司

目前在中央空调、热泵热水机组以及太阳能热水器中加入辅助电加热装置的做法比较普遍。太阳能热水器加装辅助电加热器是保证阴雨天或夜晚能够随时保证使用，中央空调或热泵机组加装辅助电加热器是当主机组效率降低时启用，当然很多工程商在使用辅助电加热器时也作为主机故障检修时作为备用品在运用的，因为在一个需要热源的商用场所，是不能发生热源使用时间出现无热源供应情况的。

再就是在需要高温热源场所，热泵热水机组是有一定局限的，因为热泵机组理想的出水温度是55℃，尽管市面上有些高温热泵机组可以出80℃的热水，这是以牺牲热泵机组的使用寿命为代价的，因为众所周知，热泵机组的“心脏”压缩机长期在高温高压下工作，其绝缘、磨损会加速老化的，因此压缩机的寿命缩短是在所难免的。所以我们建议高温热泵还是采用加装辅助电加热器为好，即在热泵机组把水温加热到55℃时，再启用辅助电加热器继续把水温加热到更高温度。

在既要节能又要可靠还要考虑降低工程初投资等多方面的要求，如何选用辅助电加热器，保证做到性价比最高，就是值得讨论的。

以下以广州博恩热能科技发展有限公司生产的辅助电加热器在空气能热泵热水工程中使用为例，抛砖引玉，希望能与所有的同行共同探讨。

武汉地区某小区，每日需要集中供热水，设计每日需要55℃热水30m³。参考武汉地区气象记录，其冬天自来水水温最低为7摄氏度。按冬季供热55℃，夏季供热45℃计算。

需要热量如下:

热量为： Q h=L d（t r－t l）=30m³×(55℃－7℃)=144×104kcal

式中 L d----设计日热水用量(m3)；

t r-----热水计算温度（℃）；

t l-----冷水计算温度（℃）；

Q h----------设计日耗热量（kcal）；

如果按冬天每天全日最大运行时间为8小时，则每小时需要供热量： [30m3×(55℃－7℃)] kcal/h÷860 kcal÷8小时=209 KW

通过上面参数，我们采用两种工程设计方案进行比较，并对比各方案优缺点。

1、方案一：选用4台制热量为52kw热泵热水机组，单台机组输入电功率为14kw（含循环水泵）

按武汉年平均气温16℃计算。热泵热水机组在夏季最高能效比为4.8，在武汉春秋季节气温16℃左右时的能效比一般为3.7左右，当武汉冬季气温低于7℃，热泵机组的能效比降低为1.5左右。故我们按全年热泵机组全年年平均能效比为3.0来计算。

按最冷季日运行时间8小时，按年平均能效比3.0，则年运行耗电量：

209kw/3.0*8h*365t=203426kw/h

以0.6元/千瓦时电价计算，每年电费为122055元。

热泵机组均价按照2000元/KW计算，机组报价为40万元，工程总造价按机组报价150%计算，为60万元。

设机组设计工作年限为8年，则总运行费用为1576400元

2、方案二：选用2台52kw的热泵机组加2台50kw辅助电加热器

本方案按热泵机组冬季能效比下降到2.5以下时启用辅助电加热器，冬季武汉的气温低于7℃的天数约为30天，其它时间使用热泵机组，热泵机组每天平均投入使用时间按10小时计算。辅助电加热器的能效比按1.0计算。

比对某品牌热泵机组能效比修正图表与武汉气象资料，可知需要开启

电加热时间为30天。30天内能效比加权平均值为1.8，余下天数加权平均COP 为3.5。则全年耗电

热泵机组年耗电+辅助电加热器年耗电=＜104kw÷3.5×10h×365t＞+＜100kw÷1×10h×30t＞=108457+30000元=138457元

热泵机组均价按照2000元/KW计算，辅助电加热器均价按200元/kw计算，热泵机组报价为20万元，辅助电加热器价格为2万元。工程总造价按机组报价150%计算，为33万元。

设机组设计工作年限为8年，则总运行费用为1437656元

由上面的例子我们整理出以下图表：

通过上表可以得出，针对某特定工程，电辅助设备加热量的大小可以直接影响系统的全寿命成本，在电辅助设备加热量由小到大的变化过程中，系统总成本将出现一个最小值，也就是对某一工程存在着最佳热泵—电辅比例，特别是在初投资方面有着无与伦比的优势。

由于笔者学识有限，文中难免出现疏漏与错误，在此欢迎所有对此问题有兴趣的同行教导指正，并加入对此问题的讨论。