空氣源熱泵采暖在建筑節能中的應用與前景分析

范 旭 紅

(山西四建集團有限公司，山西 太原 030024)

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空氣源熱泵采暖在建筑節能中的應用與前景分析

范 旭 紅

(山西四建集團有限公司，山西 太原 030024)

介紹了空氣源熱泵的工作原理，從節能性、實用性、適用性三個角度，闡述了空氣源熱泵采暖的特點，并分析了空氣源熱泵的市場前景，指出在節能減排、綠色環保的要求下，空氣源熱泵采暖值得推廣應用。

空氣源熱泵，采暖，集中供熱，節能

0 引言

隨著我國經濟迅猛發展，人民生活水平的提高，建筑對能源需求越來越多，標準越來越高。不可再生能源無限制的消耗及能源消耗所產生的廢氣、廢水的排放，尤其是北方農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重的大氣污染，環境不斷的惡化，這些都引起了政府的高度重視。合理利用清潔環保、可再生能源，提高能源利用率，改進采暖技術、設施，在滿足人們生活舒適條件的同時，節能減排已經成為我們解決建筑節能問題的主要任務。高效、節能、環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

空氣源熱泵技術是基于逆卡諾循環原理實現的，主要是由壓縮機、冷凝器、節流機構和蒸發器四個部分組成的。通過低溫液態制冷劑在蒸發器中吸收外界空氣的熱量并汽化成為低溫低壓蒸汽，被壓縮機吸入，經壓縮后成為高溫高壓蒸汽排出，高壓汽態制冷劑進入冷凝器后，與被加熱的物質進行熱交換，放出熱量，冷凝液化成高壓液體，流經節流機，壓力下降為低溫低壓的液體，再次進入蒸發器，不斷的完成蒸發→壓縮→冷凝→節流→再蒸發的熱力循環過程，從而不斷完成熱量的轉移，實現制熱的目的，如圖1所示。

2 空氣源熱泵采暖的應用特點

2.1 節能性

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象，實現供熱的目的。空氣源熱泵工作中吸取空氣中的熱量是免費的，而輸出的熱能是以它為主的，根據熱泵制熱性能系數公式:

其中，Qc=吸收空氣中的熱量(Qb)+輸入功率(Qa)。

從結論中不難看出空氣源熱泵的節能性是必然的，可見它的運行能效比較高，而普通電熱水鍋爐的能效比不大于0.95，燃氣、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,空氣源熱泵較傳統加熱方式具有明顯的節能優勢,是節能的有效途徑之一。

2.2 實用性

按照采暖末端裝置來區分，采暖方式可分為空調熱風采暖、散熱器采暖和地板輻射采暖三種。它們有著各自不同的導熱方式和節能熱舒適性，空調采暖一般為上部送風，熱媒溫度要求為50 ℃～60 ℃，熱氣上高下低，要使房間內溫度達到18 ℃，消耗的熱量較大；散熱器采暖傳統的供、回水溫度為95 ℃/70 ℃,對熱泵冷凝溫度要求較高，需經過二級壓縮提高冷凝溫度，增加散熱器數量來滿足房間采暖熱負荷的需求；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 ℃時即可實現房間設計溫度)，對大部分氣候區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要求選型空氣源熱泵使用，均能達到供暖的效果。而較三種方式而言，地板輻射采暖其優點較多，從技術要求、性價比、舒適性等方面綜合考慮，更適合與空氣源熱泵配合使用。同時熱泵還可以實現一機多用的功能，在供暖的同時提供生活熱水使用，熱水溫度可實現55 ℃～60 ℃，停暖時也可以單獨提供生活熱水使用。

2.3 適用性

1)從減排環保方面比較：空氣源熱泵與傳統燃煤鍋爐相比，省去了鍋爐房和煙囪等的建設，運行時無任何的燃燒物和煙氣排放，對大氣和環境無任何污染，符合我國目前的節能減排要求。

2)從安全運行方面比較：空氣源熱泵在整個系統運行中無傳統燃油、燃氣及燃煤鍋爐可能存在的易燃、易爆、中毒等危險因素的存在，運行安全可靠，實現了無人值守，全自動智能控制，根據溫度的要求自動進行設備的運行和停止。

3)從適用范圍來講：空氣源熱泵能夠一年四季全天候運行，不受夜晚、陰天、下雨和下雪等各種氣候的影響。機型從小型化到模塊化規格齊全，可滿足家庭、小區及公寓等各種供熱場所。以前由于技術上的問題，一般傳統的空氣源熱泵在室外環境溫度在-15 ℃～40 ℃范圍內才能正常工作，使用范圍有其局限性，在寒冷地區室外溫度極低時(-15 ℃以下區域)，出現運行能力差的問題。而噴射增焓技術、雙級壓縮循環、強化補氣技術等出現使得寒冷地區使用空氣源熱泵成為了可能，低溫空氣源熱泵的出現將熱泵采暖的使用范圍和使用條件推向了一個新的高度。如：康特姆空氣源熱泵經驗證實現了-25 ℃正常運行。

3 市場前景展望

在我國北方地區，集中供熱只占了城鎮供熱的70%，其他為分散供熱，雖然城鎮化率在不斷的增長，但一些農村尤其偏遠山區很長時間無法實現集中供熱，仍然依靠小煤爐或秸稈供熱，給環境帶來長期的、大量的污染。每到冬季，霧霾的快速嚴重化，取暖煙氣排放也是重要原因之一。治理環境、節能減排，國家提出了“煤改電”戰略，眾多城市響應政策，制定了相關的“煤改電”方案，給予政府補貼。而在我國南方地區，冬季環境溫度也達到了0 ℃以下，冬季取暖的呼聲愈來愈烈，并出臺了相關的采暖標準。但城市在前期建設中并未就城市供熱問題進行整體的規劃，想短期內實現集中、快速供熱顯然不太可能。綜合南北方地區的實際問題和國家節能環保政策的實施，空氣源熱泵作為眾多清潔能源之一，以其高效、節能、環保、適用性廣、性價比高等優勢脫穎而出，市場廣闊。據北京市農委給出的最新消息，2016年空氣能熱泵改造總量約為15萬戶，中標企業為72家。各縣區招標文件公布的相關數據顯示，2016年北京市煤改電市場空氣源熱泵約145 173臺套(未統計密云區)，市場規模較往年增長速度超過50%以上，達到空前規模。目前，山西省也出臺了《推進城鄉采暖“煤改電”十點工作實施方案》，成為繼北京、河北之后，第三個明確十三五期間的“減煤換煤、清潔空氣”計劃目標和進程的省市。方案中指出，十三五期間，山西省計劃完成50萬戶居民采暖煤改電任務，并且明確了對空氣源熱泵進行購機補貼和電費補貼，熱泵采暖每戶最高將獲得2萬元補貼。

4 結語

空氣源熱泵采暖在建筑節能中的作用和意義重大，較其他供熱方式有著明顯的優點，隨著熱泵技術的研究和進步，性能更趨于完美，面對廣闊的發展空間，值得大力推廣。

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

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

[3] 范鳳敏.空氣源熱泵采暖崛起[J].制冷與空調，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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