空氣源熱泵采暖在建筑節(jié)能中的應(yīng)用及前景

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摘要: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。

關(guān)鍵詞:空氣源熱泵，采暖，集中供熱，節(jié)能

0引言

隨著我國(guó)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(lái)越多，標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越高。不可再生能源無(wú)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(wú)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(guò)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(guò)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(lái)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.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(lái)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(guò)二級(jí)壓縮提高冷凝溫度，增加散熱器數(shù)量來(lái)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(wú)任何的燃燒物和煙氣排放，對(duì)大氣和環(huán)境無(wú)任何污染，符合我國(guó)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(wú)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(wú)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(lái)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(guó)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(zhǎng)，但一些農(nóng)村尤其偏遠(yuǎn)山區(qū)很長(zhǎng)時(shí)間無(wú)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(lái)長(zhǎng)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(guó)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(guó)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(lái)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(guó)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(wàn)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145173臺(tái)套(未統(tǒng)計(jì)密云區(qū))，市場(chǎng)規(guī)模較往年增長(zhǎng)速度超過(guò)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(wàn)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(gòu)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(wàn)元補(bǔ)貼。

4結(jié)語(yǔ)

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。

參考文獻(xiàn):

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

作者:范旭紅 單位:山西四建集團(tuán)有限公司