西藏地区采暖的新选择 北极星高温热泵
西藏地区的供暖现象
西藏拉萨，一年中有近6个月需要供暖，目前全市无集中供暖设施设备，也没有供热专项规划，城市供热处于自行其事的无序状态。居民为了抵御寒冷多采用电炉直接取暖或用木材和牛粪、草皮供暖。在冬季河流枯水期，由于供电能力的下降，为了抗御风寒，每年10月中旬至次年4月，党政机关上班时间为早上9点至下午4点，学校提前放假，商店营业时间缩短，生产企业停工等等，严重影响了当地的工作秩序和经济社会的发展，给广大群众生产生活带来了极大的不便。特别是用电炉采暖由于用电成本过高，直接导致居民改用柴火和牛粪、草皮，为此，造成对境内大量林木被砍伐，草被采挖，水土流失，土壤沙漠化情况逐渐加剧，给生态环境造成严重破坏。
为了人们在更好的环境里生活，只有人与自然的关系和谐了，生态系统保持在良性循环水平上，人的发展才能获得永续的发展空间。“统筹人与自然的和谐发展”，发展新的采暖方式，这是一条符合西藏地区的可持续发展之路。新的节能措施实施后，每年不仅减少砍伐树木近3000立方米，而且大量的牛粪留在草原用于牧草肥料，同时也大大的减少了植被的被采挖。保持了水土、保护了植被，减轻了土壤沙漠化，从而保护了环境，从根本上实现人与自然的和谐协调发展，由此改善了当地青藏高原的生态环境条件，更从此影响到长江中下游的生态环境条件，为实现西藏地区的可持续发展和保障长江中下游的生态安全发挥了作用。否则，在一定程度上破坏了人类赖以生存的基础。由于1998年长江中下游洪水，政府次年启动了长江上游的退耕还林和退耕还草工作，大大改善了当地的生态环境，取得了显著的生态效益和社会经济效益。由此可以看出，西藏地区采用新的节能措施——北极星高温热泵，势在必行。
图1 中国电信那曲分公司生产大楼北极星项目
工程案例 工程概述
供暖可以采用燃油锅炉，或者是空气源与太阳能相结合的采暖方式，但是由于燃油锅炉能源消耗非常大，现在对原有的燃油系统做节能型的供暖方案，即综合利用太阳能、空气能以及原有的燃油锅炉系统。在平时的采暖季节利用太阳能及空气能供热，在极端气候条件下采用燃油锅炉系统进行后备运行。
工程所在地气象参数
本工程位于西藏自治区那曲地区，只考虑冬季取暖问题。采暖季节为每年的10月到次年的5月底。采暖天数为240天。其中设计采用空气源及太阳能供暖的时间为210天，其余30天的极端最冷气候条件下，设计采用燃油锅炉进行供热。
当地气候说明：
那曲地区海拔较高，热量不足，气候严寒干旱，含氧量仅为海平面的一半，藏北高原是西藏气候条件最恶劣的地区之一，是典型的亚寒带气候区。高寒缺氧，气候干燥，昼夜温差大，多大风天气，年平均气温为-0.9℃至-3.3℃，年相对湿度为48-51%，年均降雨量仅在100-200毫米之间,年日照时数为2852.6-2881.7小时，全年无绝对无霜期。
采暖改进方案 本工程原来用燃油锅炉进行供暖，但是由于燃油锅炉能源消耗非常大，现在对原有系统做一个改进型的供暖方案，即综合利用太阳能、空气能以及原有的燃油锅炉系统。在平时的采暖季节利用太阳能及空气能供热，在极端气候条件下采用燃油锅炉系统进行后备运行。
另外，系统采用保温水箱储存空气源热泵的能量以及太阳能集热板的能量，以提供给生产楼晚上12个多小时的供暖，以及第二天的各个区域的采暖。
随着现代社会的迅速发展，能源问题也越来越被重视，而燃油锅炉是属于浪费能源的设备，把高品位的电能转化成了低品位的热能，这是对能量的一种极大的浪费，不符合国家节能减排的精神。而空气源热泵机组利用热泵原理，以空气作为冷(热)源，以电作为辅助，来提供高能效比的热量，而电能在此过程中只是作为搬运作用，而不是直接制热，所需的热量都来自于空气。使用空气源热泵机组，节能环保。
把本工程中燃油锅炉改进为空气源热泵机组+太阳能集热系统，根据热泵原理，空气源热泵机组是以空气作为冷(热)源，以水为供冷(热)介质的制热设备。热泵输入1KW的电功率，可以得到3倍的热量即3KW的热量。
同时，为了更加节能，利用太阳能集热板对太阳热能进行热量吸收，从而把太阳能的热量转化并且储存在保温水箱，即能源中心，并通过供暖系统，把热量送入室内。
投资运行分析
根据那曲本地的气候，采暖季节每年的10月到次年的5月，采暖天数为240天，其中最冷月的30天采用燃油锅炉进行采暖。
生产大楼系统运行时间要求为每天24小时保证机房内的运行温度。
太阳能+空气源热泵具体运行费用分析如表1所示：
如表1所示，采用太阳能+空气源热泵系统，在最冷月的30天采用燃油锅炉的整个系统运行方式的总运行费用为：360396.00元。
全年采用燃油锅炉供暖的运行费用计算
现有燃油锅炉的制热量为720KW，燃油锅炉的燃油参数如下：
30%负荷 燃油量：
60%负荷 燃油量：
100%负荷 燃油量：130Kg/h
本工程采暖面积6290平米，燃油具体运行费用分析如前页表2；
表1表2所示，两种系统运行费用差距为：
1123590-360396=763194元，相比燃油锅炉每年节约的运行费用约为76万元。
电热采暖具体运行费用计算
1275750-360396=915354元，相比电暖系统每年节约的运行费用约为91万元。
太阳能+空气源热泵投资分析
机组特点 PHNIX北极星空气源高温热泵有别于其他热泵的绝对优势： 1 、制热能效比最高可达到4.8。
2 、高出水温度，可达到65度。
3 、超低环境温度安全运行，全年运转，无需操心，在-25度环境下正常制热。
北极星高温热泵的性能特点-超宽的运行范围 1、温度可达65℃，适用于传统的暖气片加热；
2、在低环境温度下工作。其最低的工作温度可低至-25℃，在-15℃温度下COP可达2.52(出水温度为45 ℃ )；
3、制热，又能制冷，性能侧重于制热(在国标工况下COP=3.8，EER=3.0)。
北极星高温热泵的性能特点-超高能效
谷轮ZW系列压缩机(结构)
1)浮动密封—专门设计适应高压缩比；
2)定涡旋盘及动态排气阀—专门设计适应高压差；
3)EVI — 控制安全排气温度；
4)电机— 高绝缘等级电机。
北极星关键的零部件-S&C壳管换热器(结构示意图)
高效壳管热交换器特点： 1、换热效率高:
1)满液式蒸发设计；
2)高翅片、内螺纹高效换热管，相同管长换热面积增加，提高整机效；
2、防冻能力强：
管内走水，壳内走氟，采用壁厚为1.5mm直径为19.05mm铜管路走水，弹性系数较大。防冰冻能力较强。
3、超强防结垢功能：
采用内螺纹，波浪切线高效换热管，水在管路中螺旋行进，不仅结垢系数低，且具备自冲洗功能。相对板式换热器不仅不易结垢，且易于清洗除垢。
北极星关键的技术-控制系统 1.喷汽增焓的电子膨胀阀控制技术；
2.极限排气温度控制技术；
3.主回路电子膨胀阀过热度控制技术；
4.水温跟随环温运行控制技术。
采暖改进方案优势所在
1、空气源热泵机组能效比高，利用空气能进行制热，节能，零排放 。
2、利用太阳能这一免费的能量，运行能量消耗为零，非常节能，在太阳能不够的情况下，通过空气源热泵对保温水箱里的水进行加热，从而保证足够的能量。
3、在极端温度情况下，还可以短时间内开启燃油锅炉，以应不时之需。
4、整个系统完全保证了供热所需要的能量，制热有保证，即节能又环保，是一个高效节能的综合供暖解决方案。
5、利用保温水箱储存能量，节能环保。
6、本项目建设，为西藏地区的居民生活采暖提供了示范作用，可以解决采用电炉直接采暖而造成的能源利用效率低下的问题；在提高能源利用效率的同时、节约了用电，同时可大大地降低了采用电炉采暖的这部分居民采暖生活用电费用，降低了运行成本，为此降低了这部分居民由于冬季采暖用电的过多而带来的经济负担；同时，由于项目的建设，解决了原采用烧木材、牛粪和植被所产生的废气而带来的对大气环境的污染。另外，由于项目实施后，在冬季居民不再怕由于水管被冻而采用常流水，为此也节约了宝贵的水资源。
芬尼克兹(PHNIX)集团 陈峰
