分析研究暖通空調領域熱泵技術應用

寇 鵬 邢金成 孫 燕

（1.三星(中國) 投資有限公司，山東 濟南 250000；2.山東省環能設計院股份有限公司，山東 濟南 250000；3.山東省方圓經緯設計集團有限公司，山東 濟南 250000）

從目前情況看，我國人口眾多，對能源的需求很大，造成了能源的大量消耗。高樓大廈的建立少不了木材、電能等能源的消耗，而在建筑能源的消耗中，暖通空調能源的消耗占了大半部分，除此之外，人們對于生活質量水平的追求也越來越高，洗澡清潔造成水源和電能的大量消耗。因此，節能降耗日益備受關注。

1 熱泵技術

從目前的發展情況來看，我國在熱泵技術有很深的研究和考察，達到了節約能源和保護環境的目的，順應了時代的可持續發展，是一種很全能的制熱裝置。值得注意的是空氣源熱泵有安裝快捷方便的優點，但也有熱力受到室內外溫差較大的影響，會隨著季節溫度的變化隨之變化。水源熱泵和土壤源熱泵兩者稱之為地源熱泵系統，在冬季，從大地汲取熱量，夏季從大地汲取冷量，再由熱泵機組向建筑物提供冷熱實現節能，而我國現在情況，對于土壤源熱泵還在進行研究，通過進行地下埋管試驗，才測量出傳熱數據等相關信息，為之后系統設計和運行積累一些實際考量經驗結果。

2 熱泵系統的基本原理及特點

2.1 空氣源熱泵

（1） 空氣源熱泵的工作原理。空氣源熱泵在熱泵系統中的主要作用為對制冷系統中的制冷劑流動方向進行改變。在電力壓縮機的作用下，讓制冷劑在室內、外換熱器、蒸發器以及冷凝器中進行循環流動，這個逆向流動的過程就是將室內、外冷、熱空氣進行轉換的過程。在夏季室內空氣熱度較大時，可以利用熱泵系統的空氣源熱泵將室內的熱氣排放到室外，進而達到制冷的效果。（2） 空氣源熱泵的特點。空氣源熱泵在應用的過程中，表現出很好的應用優勢，集中體現在節能環保、安裝便捷以及安全性能高等方面。但是隨著空氣源熱泵應用范圍的逐漸擴大，在實際應用中可以發現，空氣源熱泵的運行特點決定了其自身的制冷性能和供暖性能，還會受到安裝區域氣候和季節的影響。就北方地區來說，冬夏兩季的氣候差異較大，在冬季空氣源熱泵安裝在室外部分的換熱器會在冷空氣的作用下，表層會產生薄霜。這無疑會對空氣源熱泵的供暖性能產生嚴重影響。空氣源熱泵在運行的過程中，一旦運行環境的溫度較低，就會使性能下降，同時還會消耗大量的能源，對空氣源熱泵的環保性能和節能性能帶來嚴重影響。

2.2 地源熱泵

（1） 地下水源熱泵的特點。地下水源熱泵開發周期短、技術難度低，適用于地下水較豐富的地區。它是靠大量集中抽取地下水，換熱后，回灌于地下；過度抽取會引起地面沉降；回灌過程處理不好，會污染地下水；需要打試驗井來確定地下含水層和取水層，確定出水量和回灌量，進而確定井群數。（2） 地表水源熱泵系統的特點。地表水源熱泵系統是利用江、河、湖、海、水庫等水體作為熱泵冷熱源，利用水下的熱交換器與地表水進行地熱能交換。地表水源熱泵受地質條件限制，但全面調查水體參數資料有一定的難度。

3 熱泵技術在暖通空調中的應用

3.1 空氣源熱泵的選擇

空氣源熱泵在實際運行的過程中，是將空氣作為低溫熱源，再在壓縮機的作用下，實現空氣的集熱，進而提升空氣的整體熱度，為供暖和熱水供應提供熱源。就當前的應用情況來看，較為常用的熱泵系統有分體式熱泵空調機和大型風冷熱泵機組等，這些機組在大型辦公場所、運動館以及圖書館等地較為常用。通常的作用是供暖或者提供熱水。由于空氣源熱泵的主要熱源為空氣，在氣候較為寒冷的北方，冬季氣溫往往處于零度以下，空氣熱源泵很難發揮供暖作用。

3.2 地下水源熱泵的選擇

地下水源熱泵指的是充分利用該區域的地下水源進行取暖和制冷，我們還可以將其稱之為深井回灌式水源熱泵。該項技術并不是新提出的環保技術，而是在上個世紀90 年代的紡織廠中就已經采用深井回灌技術，對廠房的溫度和濕度進行有效控制。為此，在采用該項技術進行暖通空調設計時，需要保證該區域具有充足的電能和地下水資源。

3.3 地表水源熱泵的選擇

地表水源熱泵指的是將地表水作為低溫熱源的暖通設計。地表水源熱泵在運行的過程中，對地表水的水流速度、地表的水量以及地表水溫度均有較高的要求。在對以往的地表水源熱泵應用的過程中，地表水源泵比較適用于海濱城市，具有附近水域較大，且水溫在零度以上等特點。但是地表水源熱泵中的換熱器在運行的過程中會威脅到水體生態環境，這就要求相關的安裝人員具備一定的專業能力，能夠將換熱器對水體生態環境的影響降至最低，避免出現大范圍污染。在地表水源熱泵是將水源直接抽取到熱泵機組中，進行熱能轉換的過程，這種運行模式下，一旦水體中含有大量的雜物，必定會造成熱泵機組損壞，嚴重的還可能對機組的元件造成腐蝕。為此，在進行地表水源熱泵安裝時，需要對區域水源情況、環境特點以及氣候條件等進行全面思考。

熱泵技術是在暖通空調能源消耗較大，對環境造成嚴重影響的基礎上，所研發的一種新型供暖技術。熱泵技術的有效應用，不僅可以提升暖通空調的供暖性能和制冷性能，還能同時降低能源的消耗量，提升暖通空調的整體環保性能。熱泵技術包含多種類型，在安裝的過程中，需要根據當地的氣候環境以及區域經濟特征，進行全面考慮之后，選擇適當的熱泵技術，進而達到提升暖通空調環保性能和節能性能的目的。