上海铁路局 王天宁 丁 巍

铁路是我国社会经济发展中的重要基础性设施和大众化的交通工具，也是国家交通运输体系中的骨干。铁路行业规模庞大，在现有的8万公里的营业里程线上，有数千个车站及数量众多的运输、维修、生产单位遍布全国各地，这些单位大多沿用传统的燃煤锅炉用于提供生活热水。近年来，随着我国对环境保护要求不断提高，越来越多的大中城市相继提出取消分散的燃煤锅炉，强令推行清洁生产方式供热。面对不断增长的能耗需求和节能减排的压力，铁路企业必需寻求新技术和新产品替代传统供热方式。

目前，在世界范围内空气源热泵作为能源技术商品已处于成熟期，在我国也处于迅速发展期。空气源热泵，作为一种节能环保的产品，在铁路行业将发挥越来越重要的作用。

1 项目概况

上海铁路局南京东车辆段上、下行两个列检所，共有人员266人，每日需要供应洗浴热水10t。原来采用2台燃煤锅炉提供生活热水，年耗煤量约450t。2008年采用空气源热泵系统替代燃煤锅炉，其中上行列检所配置一台沃姆牌空气源热泵卓越系列MWV-L300T1/St热水机组（额定功率7.5kW,额定出水量18t/d，工作环境温度为-8℃～43℃，最高出水温度为60℃，制冷剂类型为R22），配置一台7t水箱；下行列检所配置一台沃姆牌空气源热泵卓越系列MWV-LB210T1/S热水机组（额定功率3.8kW，额定出水量为9.5t/d，工作环境温度为-10℃～43℃，最高出水温度为60℃，制冷剂类型为R22），配置一台5t水箱。水箱采用4mm厚不锈钢板制作，表面包裹5cm厚岩棉板保温，外加一层彩钢板加以保护。整个系统设计专门的循环管路，配置循环泵强制循环，提高整个系统的换热效率。系统流程见图1。

2 效果分析

1）经济效益。

南京东车辆段上、下行列检所热泵使用前后的能耗与经济分析结果见表1（2007年使用燃煤锅炉，2009年使用热泵系统）：

表1 南京东车辆段上、下行列检所热泵替代锅炉的经济对比

根据表1所示，2009年全年上行列检所使用空气源热泵机组后运营成本仅为改造前燃煤锅炉年运营成本的47.1%，年节约运行费用约为14.8万元，按投资总额18万元测算，投资回报期为1.2年。下行列检所空气源热泵机组运营成本仅为改造前燃煤锅炉年运营成本的46.0%，年节约运行费用约为13.6万元，按投资总额13万元测算，投资回报期为0.96年。

2）节能效果。

南京东车辆段上、下行列检所采用热泵替代燃煤锅炉后的综合能耗对比见表2。

根据表2所示，上行列检所使用空气源热泵机组后年综合能耗为39.4吨标准煤，仅为改造前综合能耗的20.6%，单位产量综合能耗为12.1kg标准煤/吨热水，节能率达65.1%。下行列检所使用空气源热泵机组后年综合能耗为32.24吨标准煤，仅为改造前综合能耗的19.5%，单位产量综合能耗为11.5 kg标煤/吨热水，节能率达65.3%。

表2 南京东车辆段上、下行列检所热泵替代锅炉的综合能耗对比

3）减排效果。

2007年上、下行列检所采用燃煤锅炉产生的二氧化硫排放量分别为3846kg和3330kg,烟尘排放量分别为9616kg和8327kg,由于空气源热泵在工作中不排放废气，在环保减排方面较传统燃煤锅炉优势明显，上、下行列检所安装空气源热泵后，每年累计实现减少二氧化硫排放量7.1吨，减少烟尘排放量17.9吨。

4）声环境改善。

上、下行列检所原锅炉房鼓风机和引风机噪声一般可达70-85dBA，鼓风机安装在锅炉房内，通过风管或地下风道向炉膛送风，机壳噪声和进风口噪声常常直接影响操作工人与周围环境；引风机的进风口和送风口分别与除尘器及烟囱连接，对环境影响以机壳噪声为主。锅炉运行时因工艺需要，有时将蒸汽直接排放到大气中，由于蒸汽压力都比较大，排气噪声的声功率级常达80dBA以上，污染范围方圆几百米。而空气源热泵机组散热无需冷却塔，噪声源强较小，根据噪声监测情况，上、下列检所空气源热泵运行噪声为50～60dBA，声环境情况好于改造前。

3 空气源热泵系统实施效果评价

目前，我局已有南京东车辆段、南京东站、合肥车辆段、南京生管所、南京桥工段、阜阳工务段、南京铁路会议中心、杭州机务段、徐州北站、太湖疗养院、阜阳机务段等十多家单位使用空气源热泵热水系统。通过对空气源热泵系统工程实施过程及成效分析，初步结论如下：

1)供热效果明显，系统稳定性高。

通过能效监测，空气源热泵的平均COP在1.8-4.0之间，并且不受阴雨天气的影响，可正常使用。与太阳能供热方式相比，热泵系统可连续加热，稳定性更高。

2)节能减排效果突出，投资回收期短。

空气源热泵运行单位能耗仅为燃煤锅炉单位能耗30%左右，对于小型供热系统而言，投资回收期短[1]。全局十多家单位使用空气源热泵热水系统，累计减少燃煤锅炉12台，每年减少燃煤约5000吨左右，而且减少了废气和污染物排放，节能减排效果突出。

3)安装方便、维护简易。

空气源热泵占地空间很小，外形与空调室外机相似，可直接接保温水箱或与供暖管网连接，而且全自动控制，无需人员值守，用于替代铁路沿线工区小型供热锅炉比较适合[2]。

4 空气源热泵系统推广应用的前景展望

1）空气源热泵是可再生能源利用的典范。

空气中的热能源于太阳辐射能，是地球“与生俱来”的丰富资源，在自然界中可以不断再生，永续利用，是取之不尽、用之不竭的资源，它对环境无害，而且资源分布广泛，是自然界给予全人类共有的“财富”。随着全社会节能环保意识不断提高，空气源热泵可成为无污染的“绿色能源技术”，加以推广应用。

2）空气源热泵使用推广要“因地适宜”。

空气源热泵系统的室外温度适宜使用范围是-10～40℃，冬季温度低于-10℃地区使用空气源热泵容易使外机产生霜冻问题，需要频繁停机来进行除霜，而且空气源热泵采用压缩制热方式，与锅炉直接加热模式相比，供给速度相对较慢，出水温度一般在60℃（水源热泵可达80℃），不能产生80℃以上高温水或蒸汽。因此，总体而言，空气源热泵在南方地区的使用效果好于北方，部分极寒地区不适合使用空气源热泵系统[3]。

3）空气源热泵系统与太阳能系统的组合。

太阳能热水系统在节能环保方面优势明显，但在实际的应用中常常会受到阴雨天气的影响，而空气源热泵在阴雨天气也能发挥功效。在大型的中央热水系统中，空气源热泵与太阳能系统可以实现“资源共享和优势互补”，两者互为辅助热源，可最大限度的利用太阳能和空气热能，解决阴雨天气及冬季环境温度较低太阳能资源不足时热水供应情况不佳的问题，做到全年、全天候供应热水。目前，将热泵与太阳能利用技术结合形成较大规模的热水系统是比较看好的组合[4]，有些铁路局已经开始实施“太阳能-热泵”联合供热系统工程。

5 结语

空气源热泵系统在生活热水供应方面已被广泛应用，在铁路沿线工区、办公楼宇和机车车辆恒温检修库等场所，具有很好的应用前景。目前，上海铁路局已实施了十多个空气源热泵项目，丰富的实践经验和资料为进一步推广应用这项技术奠定了基础。随着铁路改革发展的不断深入，铁路建设和运输生产对节能减排和发展低碳经济将提出更高要求。降低能耗成本，实现清洁生产，空气源热泵技术将在“绿色省能和组合灵活”方面凸现其优异特性，在运用实践中将不断发展和完善。

[1]曹斌,蒋学明.空气源热泵在港口的规模化集成应用[J].港口装卸,2008(5)32-38

[2]赖琼.空气源热泵热水器技术在装卸现场的实践应用[J].上海铁道科技，2009(1),42-45

[3]Stefan S Bensch.Eckhard A Groll Review of Air-Source Heat Pumps for Low Temperature Climates 2005

[4]白永锋，胡永锋，毕春璺.太阳能热泵供热系统经济性分析[J].煤炭工程，2007（10），31-34