压缩式热泵和吸收式热泵在供热节能领域的适用性研究

　　热泵技术在供热节能领域应用广泛，回收低品位余热对外供热，节能效果显著。

　　余热回收领域应用的热泵有吸收式和压缩式两种。吸收式热泵采用高温热量驱动，与传统供热系统（热电厂、锅炉房等）的传热过程直接匹配，在传热温差较大的供热场景有很好的应用效果。压缩式热泵热泵采用电力驱动，驱动能源取用方便，在很多供热节能场景中也有合理的应用。

　　两种设备在供热节能领域有特定的适用范围，给用户带来很大的困扰：使用吸收式热泵还是使用压缩式热泵？合集中的另一篇文章就这个问题进行了原则性说明，本文继续在这个问题上，通过举例和计算进一步分析。

　　讨论吸收式热泵和压缩式热泵在供热领域的适用性前，有必要先说明一个问题：在什么条件下评价两种技术的适用性？

　　我们在交流时，发现一个常见的对比误区：以热泵自身的供热成本来判断技术的适用性。

　　这种观点认为，压缩式热泵以高价的电驱动，COP高，供出热量中电的比例低，供热单价便宜；吸收式热泵以热驱动，虽然热能单价较低，但COP低，供出的热量中驱动热量比例高，供热单价高。特别是在压缩式热泵和燃气驱动的直燃型吸收式热泵的对比中，容易得出压缩式热泵更适用的结论，计算过程如下：

　　（1）压缩式热泵的供热COP为5，对外供1GJ热量需要0.2GJ的电量驱动，即56kWh电量，按0.8元/kWh的电价计算，压缩式热泵的供热成本为44.8元/GJ。

　　（2）直燃型吸收式热泵的供热COP为1.7，对外供1GJ热量需要0.6GJ驱动热量，即18Nm3的燃气，按3元/Nm3的燃气价格计算，吸收式热泵的供热成本为54元/GJ。

　　（3）由此判断，压缩式热泵比直燃型吸收式热泵的供热成本低，更适用。

　　这种判断方法是有问题的。该结论在某些场景下成立，在某些场景下并不成立。原因在于，供热的目标是满足热负荷需求，只以余热回收部分的经济性判断是不合理的，必须以余热回收项目对整体供热系统的成本影响作为判断标准。

　　在合集中的另外一篇文章中提到，吸收式热泵在余热量较少的场景中适用，压缩式热泵在余热量很大的场景中适用。下面以热负荷10MW的案例进行分析。

　　（1）余热量较少的场景：

　　例如余热量只有2MW，而外界需要供热10MW。压缩式热泵回收2MW热量，消耗电能0.5MW，输出热量2.5MW，剩余的7.5MW需要燃气锅炉补充；直燃型吸收式热泵回收2MW热量，消耗燃气3MW，输出热量5MW，剩余的5MW热量需要燃气锅炉补充。

　　两种供热方式的能量构成如下：吸收式热泵供热系统，包含2MW余热，3MW驱动燃气，5MW锅炉燃气，即2MW余热和8MW燃气；压缩式热泵供热系统，包含2MW余热，0.5MW电能，7.5MW燃气。对比两种方式，压缩式热泵供热系统相当于用0.5MW的电能替代了0.5MW的燃气。

　　这样一来，经济性对比就由复杂的两种技术路线对比，变成了两种能源价格的对比。电能产生1GJ的热量，耗电277kWh，相当于221.6元/GJ；燃气产生1GJ的热量，耗气30Nm3，相当于90元/GJ。燃气的价格明显低于电价。

　　由此可见，在余热量较少的场景，使用吸收式热泵更合理。

　　（2）余热量较多的场景：

　　例如余热量有8MW，外界需要供热10MW。压缩式热泵回收8MW热量，消耗电能2MW，输出热量10MW；直燃型吸收式热泵只能回收4MW热量，消耗燃气6MW，输出热量10MW。

　　这种情况下，供热量中的高价能源比例出现了很大的差别。压缩式热泵的电能占供热量的20%，而吸收式热泵的燃气热量占供热量的60%。此时，不需要外部能量补充，以热泵供热量计算成本的方法就成立了，压缩式热泵的供热成本是44.8元/GJ，吸收式热泵的供热成本是54元/GJ，压缩式热泵的成本更低，更适合这种场景。

　　从上面分析结果可以看出，在大多数已有的供热系统中，如热电厂、锅炉房等余热回收项目中，余热比例相对较低，吸收式热泵更合适，特别是使用更低价格的低品位热量驱动，如采暖抽汽、高温热水等，经济性更好；在新建的新能源供热系统中，如污水厂余热供热、数据中心余热供热等，供热面积小、热负荷低，余热相对比例大，压缩式热泵经济性更好。

　　上面的结论只是概括性的，供热现场千变万化，每个项目都面临着不同的边界条件，需要做针对性的对比分析。但是，经济性分析的核心原则在于，一定要以整体供热系统为目标，研究满足供热需求下的最佳方案。

　　压缩式热泵的应用中，还有一个优势，驱动电力可以采用绿色电力，降碳效果显著。但是，冬季采暖用电是否属于绿电，也是值得商榷的事情。

　　文/轶文

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