空氣熱能納入可再生能源的建筑應用技術研究

陳 輝

（中國聯合工程有限公司，浙江杭州310052）

0 引言

隨著科學技術的不斷進步，對能源要求不斷提高，為了保障國家能源安全，習近平主席在2014年就提出了能源生產和消費革命，要調整能源消費結構。當前，可再生能源得到了很多國家的重視和開發，這也是中國可持續發展的戰略要求。空氣熱能可以直接獲取，其是一種可再生的能源，不但可以減少能耗、改善環境，而且很大程度上可以提供生活所需能源。將空氣熱能納入可再生能源，拓展可再生資源的范圍，可以更好地處理建筑問題。

1 可再生能源的定義

太陽能、風能、潮汐能、地熱能等都屬于可再生能源，是取之不盡、用之不竭的可再生能源，是大自然對人類的饋贈。易于開采、資源相對豐富、對環境所造成的傷害非常小等等，這些都是可再生能源所具備的優點。多少年來，石油一直是與民生相關的重要資源，不少國家為石油而大打出手，但是經過多年的開采和利用，石油資源已逐漸枯竭，這使得人們開始重視起可再生能源。

可再生能源一直作為一種保護者存在于生活之中，被人類所依賴并無數次地反復利用。對于石油、天然氣等等化石能源而言，它們其實是太陽能轉化而來的能源，是經過長久的演化而形成的。

2 空氣熱能納入可再生能源

根據國際上對可再生能源的定義，空氣熱能可以被納入可再生能源的范疇之內[1]。在歐美、日本等國家，早在很多年前就將空氣熱能泵納入可再生能源的技術范疇之內。2009年，歐盟已經將空氣熱能納入了可再生能源。

中國已經是空氣熱能一個重要的應用市場，發展相對成熟，大部分地區已經支持、鼓勵空氣源熱水器的應用。所以，將空氣熱能納入可再生能源范疇是全球化的趨勢，將空氣熱能納入可再生能源得到了普遍支持。

3 空氣熱能的建筑應用

3.1 空氣熱能泵

空氣熱能泵，顧名思義，類似于泵的原理，利用高度差使熱量從低位熱源空氣流向高位熱源，從而節省能源。大自然中一些物質不能直接把低位熱能轉化為有價值的高位熱能，通過空氣熱能泵，可以盡可能地節省一部分不可再生的高位熱能資源[2]。

熱泵作為節約能源的裝置，它利用的是在地球上廣泛存在的空氣的低位熱源。空氣易于簡單獲取，成本價格較低。并且空氣源熱泵相較于其他工業產品，安裝和使用都非常方便。在中國，這種空氣源熱泵發展較緩慢，但到現在也已經有很多種適用于不同地方的熱能泵組。

空氣熱能泵的效率和實用價值都非常高，它不僅可以全天候工作，提供每個家庭的生活所需，還可以在完美完成每個任務的基礎上最大程度降低能耗。過去，太陽能熱水器是很多家庭必備的，隨著時代的發展，太陽能熱水器不再能很好地適應人們日漸增長的需求。西方日常生活中主要用的是熱水，冷水的使用率不及熱水的1/9，所以空氣熱能泵在歐美國家的市場占有率是非常高的，而在中國，它的市場非常小。相關數據顯示，在美國購置空氣能熱水器，居民該項支出額的30%可以抵所得稅，這也是其在歐美國家應用范圍廣的原因之一。

相較于太陽能熱水器，空氣能熱水器的實用性更高，它可以持久地在簡單條件下工作。只要有空氣，即使沒有水，也能產生熱量，再加上很容易達到的溫度，就可以一整天不停息地工作。更方便的是，使用空氣能熱水器可以避免電熱水器漏電等危險的后果。在建筑應用中，高安全性、高實用性、高效性是它獨有的優點。

3.2 空氣熱能空調

空氣熱能空調，是在熱泵熱水器和空調的基礎上相結合而形成的一種新型的多用機器[3]，它不僅僅是一個空調或熱水器的功能，而是一種綜合體，不但可以提供熱水，還可以提供冷氣。對于普通家庭來說，分離式裝一個空調和一個熱水器不但占用空間，并且耗能極大，分季節地使用使這兩種工具不能很好地發揮自己的作用。而空氣熱能空調就很好地解決了這一大難題，一體機可以相互裝換根據所需來進行調節。

這種空氣熱能空調適合于冷暖環境都需要的場合。相比于傳統的電熱水器，空氣熱能空調要節約大概80%的電量；相較于太陽能熱水器，可以節約30%左右的能源。將空氣熱能空調應用到建筑中去，既節約了空間，也提高了能源的利用率，更加環保，更加高效。

3.3 空氣熱能回收機

空氣熱能回收機是現代新興的高科技節能裝備[4]，它主要利用壓縮機高溫油氣功能，通過熱交換方式提高熱能利用率。空氣熱能回收機中一個重要的組成是空壓機，空氣熱能回收機主要收集的就是空壓機運行中所產生的能量，從而實現廢物的高效利用。

當高溫油氣被壓縮的時候，熱能通過熱交換就能傳遞給常溫下的水。油氣在體系中循環，通過不斷的物理反應，形成一個循環的過程。這種應用將能量不斷循環，很大程度上減少了能量上的損失，將空氣熱能的使用推向了更高的層次。

4 空氣熱能在建筑應用中應該注意的問題

4.1 消費者對空氣熱能的認知

在中國，空氣熱能的市場雖然很大，但它對于普通消費者來說還是一個新生事物。人們傳統的思想限制了它的發展，這樣高效率地將空氣熱能轉換為更多的能量的理念在很多人心中是不可能實現的。在人們的傳統思想中，空調、熱水器等生活電器都是高耗能電器，而且中國大部分企業都沒有普及這種與空氣熱能相關的電器，這使得空氣熱能在應用方面還處于一個封閉的狀態，要想打破僵局，還需要很長一段時間。

4.2 空氣熱能機器的安裝問題

空氣熱能機器相比較于傳統機器而言存在著難以安裝的問題。目前，市場上與空氣熱能相關的電器體型都非常大，只適用于面積較大、空曠的建筑，不適用于普通家庭建筑。并且，空氣熱能對于溫度的要求比較高，要求環境溫度在零度以上，這就限制了大部分低溫地區的使用和安裝。

4.3 制造和維修問題

配置越高，它的費用和代價也就越高。在建筑應用上，這種新興的應用空氣熱能技術的機器造價非常高，一般人群難以負擔它的費用。昂貴的原因一是它是前沿的、高效利用空氣的技術，二是它所用材料的價值非常高。

空氣熱能機器普遍內部結構復雜，一旦損壞，其維修費用也不容小覷。并且在中國一些稍微偏遠的地區，使用空氣熱能的機器一旦損壞，沒有先進的技術根本無法修理。這些因素都限制了它的應用與發展。

5 結語

空氣熱能被納入可再生能源的建筑應用是未來發展的前景，要順應這種趨勢，就要不斷解決空氣熱能發展過程中所存在的問題。空氣熱能作為一種新生能源，它的市場是非常廣泛的。中國應重視空氣熱能的發展，使其得到合理的建筑應用，從而為國家的節能減排貢獻出無窮的力量。