暖通空調領域新能源熱泵技術的應用

張妍妍

(山東華宇工學院，山東 德州 253034)

1 熱泵技術應用原理

1.1 供暖原理

供暖是能源熱泵技術的主要作用之一。供暖工作主要依靠制冷劑、壓縮器、冷凝器等幾部分相互作用完成。在供暖工作開始前，要做好前期工作。應當在熱泵系統中的制冷回路中放入適量的制冷劑，為供暖工作提供原料。檢查熱泵系統的電路設備，因為整個熱泵系統的各個設備都是通過電流驅動[1]，在通電之后，壓縮機就開始運轉。壓縮機的主要作用是將制冷劑壓縮成高壓高溫氣體，在通電之后就開始高速運行，其在運行過程中所產生的強大吸力會將制冷劑轉化吸入壓縮機進行壓縮，并使其成為高溫高壓氣體。冷凝器在供暖過程中主要起到冷凝作用。冷凝器可以使制冷劑成為制冷液體，并將其輸送到蒸發器中。傳熱系統與蒸發器是相互連接的，蒸發器中的制冷液體可以通過壓縮器吸收傳熱系統的熱量，最終實現熱交換。一般情況下，通過熱交換后，會形成90℃的高溫氣體，再通過冷凝器將熱量輸入到空調的終端。

1.2 制冷原理

熱泵的制冷原理與供暖原理相似。在制冷原理中依然要運用制冷回路。但是在制冷過程中需要借助轉換閥來連接空調的終端和傳熱系統。在制冷過程中傳熱系統并不是與蒸發器相連，而是與冷凝器相連。在熱交換過程中，主要是通過冷凝器與地下水將室內的熱空氣進行連接，實現熱交換。蒸發器也是制冷環節的重要一環[2]。蒸發器主要起到吸收熱量的作用，通過不斷的吸收熱量，制冷劑從液態變成氣態不斷循環往復最終完成制冷過程。新能源熱泵最大的優勢就是節能減排，在制冷過程中熱泵系統會產生大量的余熱，可以利用余熱對生活用水進行加熱，在加熱過程中不僅不會浪費熱量，也不會消耗其他能量。

2 熱泵技術的特點

2.1 經濟性

與傳統的加熱技術相比，熱泵技術最大的特點就是經濟性。之前利用石油、煤炭作為加熱能源，與新能源熱泵技術相比，不僅經濟成本較高，還是不可再生資源，不符合節約能源保護環境的理念，也不利于我國能源結構的調整。在企業中如果還使用石油、煤炭作為加熱原料，不僅會提高企業的運行成本，還會造成環境治理成本。采用新能源熱泵技術能夠提高企業的利潤，增強企業的市場競爭力[3]。新能源熱泵技術在使用過程中也具有經濟性，不會受到周圍環境的影響，更具有便利性。地源熱量的存儲量較大，方便采集和使用。熱泵技術的投資收益較大，回收期較短。一般情況下，污水源熱泵系統的靜態回收期為3.5年，動態回收期為4.1年，內部收益率可達21%。因此與傳統暖通空調的應用系統相比，具有較大的經濟性。

2.2 環保性

與其他能源熱泵技術相比，新能源熱泵技術更具有環保性。在傳統供暖模式下，主要采用點供暖的供暖方式，在其他條件不變的情況下，新能源熱泵技術所造成的污染更小。使用地熱能供暖的方式比運用電熱能供暖污染減少60%左右。即使跟環保性較強的空氣源熱泵技術相比，地源熱泵技術所造成的污染也要遠遠減少。環保性是新能源熱泵技術最典型的特征，其利用這個優勢，在暖通空調領域不斷擴展。

3 暖通空調領域新能源熱泵技術應用

3.1 污水源熱泵技術

污水源熱泵技術主要采用污水作為供熱原料，實際應用效果會受到當地污水的溫度、污水的性能等因素的影響。污水的性能較好、穩定性較高，其能夠發揮的作用就越大，污水熱泵技術能夠得到更好的應用。污水源熱泵技術主要是以污水作為冷熱源，采用熱泵原理實現供暖、制冷，為建筑領域提供了更加經濟的熱泵技術。污水源熱泵技術不僅可以為企業帶來巨大的經濟效益，還可以為國家的節能減排作出重大貢獻，有效緩解能源短缺、環境污染等問題。采用污水源熱泵技術的主要優勢有以下幾個方面：第一，污水源熱泵技術是以城市污水為主要原料，通過該技術可以對廢水進行回收利用，減少了水資源的浪費[4]。第二，污水源熱泵技術不僅有加熱的功效，同時還有制冷的功能，運用一項技術可以達到加熱與制冷的效果，其更具有便利性，同時也節約了大量的應用設備，為企業減少成本。第三，污水源熱泵技術具有環保性的特點，其在應用過程中不會產生污染廢物，也不會破壞周邊環境。但是目前污水源熱泵技術在應用過程中還存在著一定的缺陷，需要進一步發展和完善。

3.2 地源熱泵技術

與傳統的氣泵技術相比，地源熱泵技術優勢顯著。第一，地源熱泵技術的工作原理是通過影響土壤的溫度實現供暖和制冷，在應用過程中不會破壞地下水的水質，也不會污染地下土壤，具有清潔性的特征。第二，地源熱泵技術在應用過程中不僅可以有效完成制冷、供暖工作，還可以保護其他設備，延長其他設備的使用壽命，具有很強的經濟性。秋冬時節，暖通空調領域需要借助地源熱泵技術開始供暖。地源熱泵以變流器為媒介，將地下熱量輸送到地表，達到加熱的目的。在熱量傳遞的過程中，地面管道周圍的溫度會下降，避免出現管道開裂等問題，延長了管道的使用壽命。夏天，地源熱泵技術也會應用到制冷中，運作原理與供暖相似，都是運用變流器實現能量的交互，地源熱泵會將冷氣產到地表，同時提高管道周圍環境的溫度，避免管道凍裂，延長管道的使用壽命。

3.3 地下水熱泵技術

地下水熱泵應用技術和污水源熱泵技術相似，都是運用水來達到供暖和制冷的效果。但是兩者最大的區別就是水源不同。污水源熱泵主要是以城市污水為系統運作基礎，而地下水熱泵技術則是充分利用地下水資源，實現熱量交換。第一，地下深井水的優勢是穩定性強、性能好，利用地下水實現熱量交換更具有穩定性。第二，地下水熱泵不同于其他的設備，其占地面積小，應用方便，故障率比較低。可以提高供暖、制冷的效率，設備出現故障的概率較低能夠為企業節約大量的維修成本。第三，從施工角度看，地下水熱泵技術施工比較簡單、流程少，施工技術成熟，施工成本比較低。但是地下水熱泵技術還存在著一定的弊端，在抽取地下水的過程中如果不重視對地下水的保護，會破壞地下水。在抽取地下水時也容易發生倒灌等問題，對周圍的環境產生不利影響。

3.4 太陽能節能熱泵技術

太陽能是最清潔、最豐富的能源，取之不盡，用之不竭，因此在暖通空調領域比較受歡迎。太陽能節能熱泵技術是可以充分利用自然條件的一項新能源技術。太陽能節能熱泵技術是以太陽能為能源進行熱量交換，同時該技術也是暖通空調領域較為常用的一項技術。系統在運行過程中主要通過集熱器將太陽能轉化為熱能，再通過傳輸設備將熱能轉移到換熱中心換成熱水，輸送到地板，實現供暖效果。