空氣源熱泵在建筑節能中的應用

吳衛平+吳琛+竇秀華+魏忠鑫+趙彬

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

關鍵詞：空氣熱泵；熱回收；節能

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

0 引言

隨著經濟的發展，我國建筑業發展十分迅速，人們的生活需求不斷增大。供暖、空調、生活熱水已經成為了每天生活的必需品，這些必需品已經占據了整個建筑能源消耗的50%-60%。能源消耗的增加讓我們不得不考慮新型能源或節能能源的發展，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，因此熱泵技術成為了建筑節能的首選。

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，是目前應用最廣泛的系統。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、干凈等多重優勢。通過將空氣中的能量轉化為主要動力，通過少量電能驅動壓縮機運轉，實現能量的轉移，不需要繁瑣的構件、回灌或土壤換熱系統和專門的房間，能夠有效地減少空氣中污染物的排放，與傳統取暖方式有著鮮明的對比，實現了取暖與節能環保的雙重目的。

2 空氣源熱泵在建筑節能中的應用優勢

2.1 空氣源熱泵的優勢

（1）可再生性。空氣源作為節能建筑中的供能設施，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使用的優勢

（2）簡單方便。空氣源熱泵不需要專門的機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省土地。

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

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

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

2.2 空氣源熱泵在建筑節能中的對比應用

（1）空氣——空氣熱泵的應用。空氣對空氣的熱泵早在80年代就被我國市場的到發展，這用熱泵所運用的蒸發器和冷凝器，都是由制冷劑與空氣進行熱交換進行工作，在當時大致有窗體式、分體式等。這種空氣對空氣的熱泵可以用作中央空調系統的使用，但是由于這種機組供熱范圍不大，在使用是必須運用熱風作為傳輸介質，而熱風運送體積較大，產生噪音強，需要較大的輸送動力，且覆蓋范圍小，不能實現區域性供應。后來國外公司通過技術改革，減少了這一問題的程度，對于國內來說，結構發展，價格高，不能得到普遍使用。

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

（3）熱泵的種類及其規模對比。現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。三種熱泵熱源根據規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的換熱器較大，因此所占供熱規模較小，可以利用螺桿機，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所使用。

3 空氣源熱泵地板在寒冷建筑中節能的應用

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

有些人認為在寒冷地區進行除霜時會降低空氣源熱泵的供暖效果，其實霜的構成要由空氣中的絕對含濕量有關，即使在空氣溫度為零下五攝氏度時，其每立方米空氣中的絕對含濕量也很小，對于寒冷地區的設備負荷大時，機組不會進行除霜。

還有問題是挺高壓縮機在寒冷天氣中回氣量的問題，在低溫下工作的空氣源熱泵，蒸發機壓了很大，這就導致一般制冷劑的比容會的小下降，最終導致壓縮機反悔的質量流率不高，導致壓縮機的質量惡化，排氣溫度升高甚至容易導致電機燒毀。我們可以采用一種增補回氣的方法來應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行交換，增加壓縮機的回氣量，這是在寒冷地區解決回氣問題的好辦法。

4 空氣源熱泵在建筑節能中的應用前景

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

（2）國家政策。空氣源熱泵符合國家對于環境保護，能源消耗的政策，符合新型能源建設的發展方向，可以更好地去面對國家規定的《可再生能源法》和《節能中長期規劃》，大大減少碳排放量實現真正的建筑節能。

5 總結

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已經有相對較為成熟的技術，在與其他熱泵的對比中有著明顯的優勢，設備成本低，使用費用小，在居民建筑中的節能效益好，有著很好的發展前景。

參考文獻：

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

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