范 旭 紅

(山西四建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030024)

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空氣源熱泵采暖在建筑節(jié)能中的應(yīng)用與前景分析

范 旭 紅

(山西四建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030024)

介紹了空氣源熱泵的工作原理，從節(jié)能性、實(shí)用性、適用性三個(gè)角度，闡述了空氣源熱泵采暖的特點(diǎn)，并分析了空氣源熱泵的市場(chǎng)前景，指出在節(jié)能減排、綠色環(huán)保的要求下，空氣源熱泵采暖值得推廣應(yīng)用。

空氣源熱泵，采暖，集中供熱，節(jié)能

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，人民生活水平的提高，建筑對(duì)能源需求越來越多，標(biāo)準(zhǔn)越來越高。不可再生能源無限制的消耗及能源消耗所產(chǎn)生的廢氣、廢水的排放，尤其是北方農(nóng)村采暖燃煤不僅造成巨大的能源消耗而且煙氣的無組織排放造成了嚴(yán)重的大氣污染，環(huán)境不斷的惡化，這些都引起了政府的高度重視。合理利用清潔環(huán)保、可再生能源，提高能源利用率，改進(jìn)采暖技術(shù)、設(shè)施，在滿足人們生活舒適條件的同時(shí)，節(jié)能減排已經(jīng)成為我們解決建筑節(jié)能問題的主要任務(wù)。高效、節(jié)能、環(huán)保的空氣源熱泵采暖逐步受到人們的青睞。

1 空氣源熱泵的工作原理

空氣源熱泵技術(shù)是基于逆卡諾循環(huán)原理實(shí)現(xiàn)的，主要是由壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流機(jī)構(gòu)和蒸發(fā)器四個(gè)部分組成的。通過低溫液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器中吸收外界空氣的熱量并汽化成為低溫低壓蒸汽，被壓縮機(jī)吸入，經(jīng)壓縮后成為高溫高壓蒸汽排出，高壓汽態(tài)制冷劑進(jìn)入冷凝器后，與被加熱的物質(zhì)進(jìn)行熱交換，放出熱量，冷凝液化成高壓液體，流經(jīng)節(jié)流機(jī)，壓力下降為低溫低壓的液體，再次進(jìn)入蒸發(fā)器，不斷的完成蒸發(fā)→壓縮→冷凝→節(jié)流→再蒸發(fā)的熱力循環(huán)過程，從而不斷完成熱量的轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)制熱的目的，如圖1所示。

2 空氣源熱泵采暖的應(yīng)用特點(diǎn)

2.1 節(jié)能性

空氣作為可再生能源是取之不盡、用之不竭的天然資源。而熱泵技術(shù)是利用輸入少量的電能，從空氣中獲得高于輸入電能2倍～5倍的熱能來加熱被加熱對(duì)象，實(shí)現(xiàn)供熱的目的。空氣源熱泵工作中吸取空氣中的熱量是免費(fèi)的，而輸出的熱能是以它為主的，根據(jù)熱泵制熱性能系數(shù)公式:

其中，Qc=吸收空氣中的熱量(Qb)+輸入功率(Qa)。

從結(jié)論中不難看出空氣源熱泵的節(jié)能性是必然的，可見它的運(yùn)行能效比較高，而普通電熱水鍋爐的能效比不大于0.95，燃?xì)?、燃油鍋爐的能效比一般為0.6～0.8，燃煤鍋爐的能效比更低，只有0.5～0.7，由此可見,空氣源熱泵較傳統(tǒng)加熱方式具有明顯的節(jié)能優(yōu)勢(shì),是節(jié)能的有效途徑之一。

2.2 實(shí)用性

按照采暖末端裝置來區(qū)分，采暖方式可分為空調(diào)熱風(fēng)采暖、散熱器采暖和地板輻射采暖三種。它們有著各自不同的導(dǎo)熱方式和節(jié)能熱舒適性，空調(diào)采暖一般為上部送風(fēng)，熱媒溫度要求為50 ℃～60 ℃，熱氣上高下低，要使房間內(nèi)溫度達(dá)到18 ℃，消耗的熱量較大；散熱器采暖傳統(tǒng)的供、回水溫度為95 ℃/70 ℃,對(duì)熱泵冷凝溫度要求較高，需經(jīng)過二級(jí)壓縮提高冷凝溫度，增加散熱器數(shù)量來滿足房間采暖熱負(fù)荷的需求；地板輻射采暖散熱均勻換熱效果好，不占用房間有效面積，要求供水溫度較低(一般熱媒溫度在40 ℃時(shí)即可實(shí)現(xiàn)房間設(shè)計(jì)溫度)，對(duì)大部分氣候區(qū)都可以使用空氣源熱泵為熱源。三種供熱方式都可以按照不同的技術(shù)要求選型空氣源熱泵使用，均能達(dá)到供暖的效果。而較三種方式而言，地板輻射采暖其優(yōu)點(diǎn)較多，從技術(shù)要求、性價(jià)比、舒適性等方面綜合考慮，更適合與空氣源熱泵配合使用。同時(shí)熱泵還可以實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用的功能，在供暖的同時(shí)提供生活熱水使用，熱水溫度可實(shí)現(xiàn)55 ℃～60 ℃，停暖時(shí)也可以單獨(dú)提供生活熱水使用。

2.3 適用性

1)從減排環(huán)保方面比較：空氣源熱泵與傳統(tǒng)燃煤鍋爐相比，省去了鍋爐房和煙囪等的建設(shè)，運(yùn)行時(shí)無任何的燃燒物和煙氣排放，對(duì)大氣和環(huán)境無任何污染，符合我國目前的節(jié)能減排要求。

2)從安全運(yùn)行方面比較：空氣源熱泵在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行中無傳統(tǒng)燃油、燃?xì)饧叭济哄仩t可能存在的易燃、易爆、中毒等危險(xiǎn)因素的存在，運(yùn)行安全可靠，實(shí)現(xiàn)了無人值守，全自動(dòng)智能控制，根據(jù)溫度的要求自動(dòng)進(jìn)行設(shè)備的運(yùn)行和停止。

3)從適用范圍來講：空氣源熱泵能夠一年四季全天候運(yùn)行，不受夜晚、陰天、下雨和下雪等各種氣候的影響。機(jī)型從小型化到模塊化規(guī)格齊全，可滿足家庭、小區(qū)及公寓等各種供熱場(chǎng)所。以前由于技術(shù)上的問題，一般傳統(tǒng)的空氣源熱泵在室外環(huán)境溫度在-15 ℃～40 ℃范圍內(nèi)才能正常工作，使用范圍有其局限性，在寒冷地區(qū)室外溫度極低時(shí)(-15 ℃以下區(qū)域)，出現(xiàn)運(yùn)行能力差的問題。而噴射增焓技術(shù)、雙級(jí)壓縮循環(huán)、強(qiáng)化補(bǔ)氣技術(shù)等出現(xiàn)使得寒冷地區(qū)使用空氣源熱泵成為了可能，低溫空氣源熱泵的出現(xiàn)將熱泵采暖的使用范圍和使用條件推向了一個(gè)新的高度。如：康特姆空氣源熱泵經(jīng)驗(yàn)證實(shí)現(xiàn)了-25 ℃正常運(yùn)行。

3 市場(chǎng)前景展望

在我國北方地區(qū)，集中供熱只占了城鎮(zhèn)供熱的70%，其他為分散供熱，雖然城鎮(zhèn)化率在不斷的增長，但一些農(nóng)村尤其偏遠(yuǎn)山區(qū)很長時(shí)間無法實(shí)現(xiàn)集中供熱，仍然依靠小煤爐或秸稈供熱，給環(huán)境帶來長期的、大量的污染。每到冬季，霧霾的快速嚴(yán)重化，取暖煙氣排放也是重要原因之一。治理環(huán)境、節(jié)能減排，國家提出了“煤改電”戰(zhàn)略，眾多城市響應(yīng)政策，制定了相關(guān)的“煤改電”方案，給予政府補(bǔ)貼。而在我國南方地區(qū)，冬季環(huán)境溫度也達(dá)到了0 ℃以下，冬季取暖的呼聲愈來愈烈，并出臺(tái)了相關(guān)的采暖標(biāo)準(zhǔn)。但城市在前期建設(shè)中并未就城市供熱問題進(jìn)行整體的規(guī)劃，想短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)集中、快速供熱顯然不太可能。綜合南北方地區(qū)的實(shí)際問題和國家節(jié)能環(huán)保政策的實(shí)施，空氣源熱泵作為眾多清潔能源之一，以其高效、節(jié)能、環(huán)保、適用性廣、性價(jià)比高等優(yōu)勢(shì)脫穎而出，市場(chǎng)廣闊。據(jù)北京市農(nóng)委給出的最新消息，2016年空氣能熱泵改造總量約為15萬戶，中標(biāo)企業(yè)為72家。各縣區(qū)招標(biāo)文件公布的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2016年北京市煤改電市場(chǎng)空氣源熱泵約145 173臺(tái)套(未統(tǒng)計(jì)密云區(qū))，市場(chǎng)規(guī)模較往年增長速度超過50%以上，達(dá)到空前規(guī)模。目前，山西省也出臺(tái)了《推進(jìn)城鄉(xiāng)采暖“煤改電”十點(diǎn)工作實(shí)施方案》，成為繼北京、河北之后，第三個(gè)明確十三五期間的“減煤換煤、清潔空氣”計(jì)劃目標(biāo)和進(jìn)程的省市。方案中指出，十三五期間，山西省計(jì)劃完成50萬戶居民采暖煤改電任務(wù)，并且明確了對(duì)空氣源熱泵進(jìn)行購機(jī)補(bǔ)貼和電費(fèi)補(bǔ)貼，熱泵采暖每戶最高將獲得2萬元補(bǔ)貼。

4 結(jié)語

空氣源熱泵采暖在建筑節(jié)能中的作用和意義重大，較其他供熱方式有著明顯的優(yōu)點(diǎn)，隨著熱泵技術(shù)的研究和進(jìn)步，性能更趨于完美，面對(duì)廣闊的發(fā)展空間，值得大力推廣。

[1] 劉國雙.空氣源熱泵COP值與節(jié)能應(yīng)用探討[J].山西建筑，2009，35(22)：193-194．

[2] 張新明，賈魯民，梁怡芳，等.空氣源熱泵機(jī)組原理、性能及影響因素[J]．河北建筑科技學(xué)院學(xué)報(bào),2002，19(1)：1-2.

[3] 范鳳敏.空氣源熱泵采暖崛起[J].制冷與空調(diào)，2014(3):11-12.

The application and prospect analysis on air source heat pump heating in building energy saving

Fan Xuhong

(ShanxiFourthConstructionGroupLimitedCompany,Taiyuan030024,China)

Introduced the working principle of air source heat pump, from the energy saving, practicability, applicability three aspects, elaborated the characteristics of air source heat pump heating, analyzed the market prospects of air source heat pump, pointed out that under the energy saving and emission reduction, green environmental protection requirements, worthy of popularization and application of air source heat pump heating.

air source heat pump, heating, central heating, energy saving

1009-6825(2017)14-0198-02

2017-03-08

范旭紅(1979- )，男，工程師

TU201.5

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