空氣源熱泵在建筑節(jié)能中的應(yīng)用

吳衛(wèi)平+吳琛+竇秀華+魏忠鑫+趙彬

摘 要：發(fā)展新型能源，以減少煤炭、電力等資源的消耗，開發(fā)可再生能源，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，提高能源利用效率是發(fā)展必不可少的。空氣源熱泵的發(fā)展可以大大減少資源的過度消耗以及廢棄物的排放，積極響應(yīng)國家號召，為綠色節(jié)能做出社會責(zé)任。本文就空氣源熱泵在建筑節(jié)能中的應(yīng)用展開討論分析，并提出建議。

關(guān)鍵詞：空氣熱泵；熱回收；節(jié)能

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.117

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國建筑業(yè)發(fā)展十分迅速，人們的生活需求不斷增大。供暖、空調(diào)、生活熱水已經(jīng)成為了每天生活的必需品，這些必需品已經(jīng)占據(jù)了整個(gè)建筑能源消耗的50%-60%。能源消耗的增加讓我們不得不考慮新型能源或節(jié)能能源的發(fā)展，空氣源熱泵能夠很好的為建筑供能，而消耗的資源卻少之又少，因此熱泵技術(shù)成為了建筑節(jié)能的首選。

1 空氣源熱泵

通過空氣換熱器與室外空氣換熱制取冷熱量的空氣源熱泵，是目前應(yīng)用最廣泛的系統(tǒng)。與其他熱泵相比，空氣源熱泵能夠更方便的獲取能源，有著使用成本低、易操作、采暖效果好、安全、干凈等多重優(yōu)勢。通過將空氣中的能量轉(zhuǎn)化為主要動力，通過少量電能驅(qū)動壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)移，不需要繁瑣的構(gòu)件、回灌或土壤換熱系統(tǒng)和專門的房間，能夠有效地減少空氣中污染物的排放，與傳統(tǒng)取暖方式有著鮮明的對比，實(shí)現(xiàn)了取暖與節(jié)能環(huán)保的雙重目的。

2 空氣源熱泵在建筑節(jié)能中的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 空氣源熱泵的優(yōu)勢

（1）可再生性。空氣源作為節(jié)能建筑中的供能設(shè)施，有著取之不盡用之不竭的資源，與土壤源和淺層地下水源相比，有著不收資源利用限制，不會污染土地和地下水且免費(fèi)使用的優(yōu)勢

（2）簡單方便。空氣源熱泵不需要專門的機(jī)房和大批量的管理者投入使用，安裝方便，對于大型空氣源熱泵及可以選擇防止在建筑物的頂層節(jié)省土地。

（3）費(fèi)用低。空氣源作為一種唾手可及的資源相對于土壤、水源來說投入費(fèi)用低，收益大。

（4）操作方便實(shí)用性強(qiáng)。空氣源熱泵類似于普通的空調(diào)機(jī)，用戶實(shí)用操作方便，使用自主性強(qiáng)，可以通過按戶方式進(jìn)行管理，便于收費(fèi)。

對于大多數(shù)人所定義的供熱小于3.0就不再是節(jié)能產(chǎn)品，但空氣源熱泵所進(jìn)行的工作不需要消耗實(shí)際不開再生資源，與發(fā)電廠所消耗煤發(fā)出的能量相比，空氣源熱泵所占據(jù)的優(yōu)勢很大，在建筑節(jié)能能夠最大限度的做到節(jié)能與利用。而且在建筑面積，占用人力物力等因素考慮，空氣源熱泵所產(chǎn)生的作用是不可比的。

2.2 空氣源熱泵在建筑節(jié)能中的對比應(yīng)用

（1）空氣——空氣熱泵的應(yīng)用。空氣對空氣的熱泵早在80年代就被我國市場的到發(fā)展，這用熱泵所運(yùn)用的蒸發(fā)器和冷凝器，都是由制冷劑與空氣進(jìn)行熱交換進(jìn)行工作，在當(dāng)時(shí)大致有窗體式、分體式等。這種空氣對空氣的熱泵可以用作中央空調(diào)系統(tǒng)的使用，但是由于這種機(jī)組供熱范圍不大，在使用是必須運(yùn)用熱風(fēng)作為傳輸介質(zhì)，而熱風(fēng)運(yùn)送體積較大，產(chǎn)生噪音強(qiáng)，需要較大的輸送動力，且覆蓋范圍小，不能實(shí)現(xiàn)區(qū)域性供應(yīng)。后來國外公司通過技術(shù)改革，減少了這一問題的程度，對于國內(nèi)來說，結(jié)構(gòu)發(fā)展，價(jià)格高，不能得到普遍使用。

（2）空氣——水熱泵的應(yīng)用。空氣對水熱泵在建筑中大多應(yīng)用于“戶式中央空調(diào)”，它把水作為供熱介質(zhì)，增加了供熱范圍，大多用于大面積住宅區(qū)。由于多級熱交換，這種裝置對于水溫的要求較高，當(dāng)這種裝置放置在大氣溫度低于無攝氏度時(shí)，需要用電進(jìn)行驅(qū)動工作。這種供能裝置所導(dǎo)致的區(qū)域氣溫上高下低，不適宜人類的居住，且耗能大。

（3）熱泵的種類及其規(guī)模對比。現(xiàn)有的熱泵熱源大致可以分為空氣源、土壤源、以及淺層地下水源三類，其中淺層地下水源的規(guī)模和用途范圍比較大，其次是土壤源，最后是空氣源。三種熱泵熱源根據(jù)規(guī)模不同所使用的壓縮器也有不同之處，空氣源由于其空氣側(cè)的換熱器較大，因此所占供熱規(guī)模較小，可以利用螺桿機(jī)，將原有的7KW-70KW的供熱范圍，增加到700kw，建筑中適合小型辦公及小型住宅區(qū)所使用。

3 空氣源熱泵地板在寒冷建筑中節(jié)能的應(yīng)用

作為寒冷地區(qū)，取暖設(shè)施所占用的能源消耗較大，在節(jié)能建筑中的節(jié)能設(shè)施的應(yīng)用較為關(guān)鍵。目前空氣熱泵只有兩種能夠進(jìn)行使用，一是國外進(jìn)口的空氣——空氣熱泵地板，另一種是采用空氣源熱泵取暖地板，后者的構(gòu)造較為簡單。但除霜問題被很多人所關(guān)注。

有些人認(rèn)為在寒冷地區(qū)進(jìn)行除霜時(shí)會降低空氣源熱泵的供暖效果，其實(shí)霜的構(gòu)成要由空氣中的絕對含濕量有關(guān)，即使在空氣溫度為零下五攝氏度時(shí)，其每立方米空氣中的絕對含濕量也很小，對于寒冷地區(qū)的設(shè)備負(fù)荷大時(shí)，機(jī)組不會進(jìn)行除霜。

還有問題是挺高壓縮機(jī)在寒冷天氣中回氣量的問題，在低溫下工作的空氣源熱泵，蒸發(fā)機(jī)壓了很大，這就導(dǎo)致一般制冷劑的比容會的小下降，最終導(dǎo)致壓縮機(jī)反悔的質(zhì)量流率不高，導(dǎo)致壓縮機(jī)的質(zhì)量惡化，排氣溫度升高甚至容易導(dǎo)致電機(jī)燒毀。我們可以采用一種增補(bǔ)回氣的方法來應(yīng)對寒冷建筑下的空氣源熱泵的回氣問題。就是在夾雜滴液的回氣與冷凝器出口的液體在加裝的盤管上進(jìn)行交換，增加壓縮機(jī)的回氣量，這是在寒冷地區(qū)解決回氣問題的好辦法。

4 空氣源熱泵在建筑節(jié)能中的應(yīng)用前景

（1）空氣源熱泵單價(jià)低。首先我們可以通過對各種供暖設(shè)備的費(fèi)用來比較，其他供暖設(shè)備假設(shè)24h都運(yùn)行費(fèi)用在每平米24到30元之間，電加熱每天運(yùn)行16小時(shí)，需要52.6元每平米。這些較為普遍的設(shè)備已經(jīng)被大多數(shù)人所接受，并且在供暖設(shè)備單價(jià)具有較大的競爭力。而空氣源熱泵在低耗電模式下運(yùn)行24小時(shí)，所需要的費(fèi)用僅僅11.2元每平方米。單價(jià)競爭力上已經(jīng)占據(jù)了很大優(yōu)勢。具有廣闊的市場。

（2）國家政策。空氣源熱泵符合國家對于環(huán)境保護(hù)，能源消耗的政策，符合新型能源建設(shè)的發(fā)展方向，可以更好地去面對國家規(guī)定的《可再生能源法》和《節(jié)能中長期規(guī)劃》，大大減少碳排放量實(shí)現(xiàn)真正的建筑節(jié)能。

5 總結(jié)

空氣源熱泵能夠大大減少污染物的排放和資源的使用，其中空氣源熱泵地板在我國長江流域等地區(qū)已經(jīng)有相對較為成熟的技術(shù)，在與其他熱泵的對比中有著明顯的優(yōu)勢，設(shè)備成本低，使用費(fèi)用小，在居民建筑中的節(jié)能效益好，有著很好的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]顏浩.空氣源熱泵在建筑節(jié)能中大有作為[J].建筑節(jié)能，2011（11）：54-60.

作者簡介：吳衛(wèi)平（1959-），男，山東青島人，碩士研究生，主要從事企業(yè)管理和超低溫空氣源熱泵恒溫系統(tǒng)的研究與開發(fā)工作。endprint