探究暖通空調領域新能源熱泵技術的應用

王 浩

安徽省建筑設計研究總院股份有限公司 安徽 合肥 230092

本質上而言，熱泵技術屬于一種熱量增加裝置，其可從低溫環境將熱量傳送到高溫區域。該技術自身運行能源耗量小，挖掘環境中能量儲存綜合溫度減小熱泵裝置能量損耗，這是熱泵節能技術應用的核心。熱泵與制冷有相同的程序原理，系統設備構成及應用性能也是一致的。

1 、暖通空調新能源應用現狀

（1）暖通設計了解不到位。暖通空調設計中，唯有按照設計規范要求，才能實現暖通空調的合理有效。然而實際工作中，一些設計人員沒有全面認識新能源熱泵技術應用規范與標準，使得暖通空調設計不夠完整，從而直接影響著后期項目施工。比如防火閥設計，穿越防火墻時防火閥設計不規范，為后期項目安全施工埋下了隱患。

（2）暖通空調設計缺乏合理性。一方面，空調系統其設計流程一般較為復雜，后期安裝施工也較為繁雜。例如，有些暖通通道為雙側連接，也就是一側和室內連接，另一個連接樓梯，這種設計方式和暖通設計的原則是相悖的，對于后期的施工埋下了安全隱患。如果發生故障，就會影響散熱器與換熱器等設備運行。另外，暖通空調設計針對性差。對于不同運行環境，要適當地調整暖通空調設計標準與要求。目前，暖通空調系統設計過程中意識淡薄是普遍存在的問題，設計人員對外界因素考慮不周，使得設備無法充分發揮其自身效能。

（3）暖通空調系統沒有進行系統化的設計。暖通空調設計包含很多內容，比如排煙、排風與采暖等，如果發生疏漏就會影響整個系統運行。系統性不足是暖通設計工作常見的問題，設計過程中一些設計界人員沒有綜合考慮各項因素，頻發發生各類不良現象，為后期系統高效運行造成了嚴重的阻礙。

2 、新能源熱泵技術原理與特點

2.1 熱泵制冷技術原理

熱泵系統制冷原理與加熱過程類似，通常保持制冷劑回路不變，對轉換閥進行調整量室內空調終端及傳熱系統連接起來。室內空調后方，蒸發器取代原冷凝器，相互連接室內人員系統及冷凝器端口。地熱源泵制冷原理，利用冷凝器及地下水交換空氣熱量。持續吸收熱量前提下，蒸發器制冷劑從液體轉換為氣體，熱交換程序不斷循環重復實現制冷效果。制冷過程中地面源熱交換余熱能量能夠用于生活水熱能，采用廢水將生活用水加熱降低能量損耗，提高熱量使用效率。

2.2 熱泵供暖技術原理

能源熱泵技術中，供暖是必不可少的作用。其主要是制冷劑、冷凝器與壓縮器等要素相互作用下實現。開始供暖前要做好相應的準備工作，熱泵系統制冷回路中放入一定量的制冷劑保障供暖原料充足。做好熱泵電路設備檢查，因整個系統設備是在電流驅動下運行的，通電后壓縮機開始運行，壓縮制冷劑變為高壓高溫氣體，通電后保持高速運行，此過程中形成強大吸力吸入制冷劑到壓縮機中并進行壓縮，最終變為高壓高溫氣體。供暖時冷凝器作用在于冷凝，其可制冷劑轉換為制冷液體，并將其傳送到蒸發器。供熱系統連接蒸發器，通過壓縮器蒸發器中制冷液體將傳熱系統熱量吸收實現熱交換過程。通常，熱交換后形成溫度為90℃的氣體，再利用冷凝器為空調終端傳送熱量。

2.3 新能源熱泵技術特點

（1）經濟性。相較之傳統加熱技術，經濟性是熱泵技術的重要特點。過去加熱能源以石油、煤炭為主，相較之新能源熱泵技術其經濟成本高且屬于非再生能源，與節能環保理念相違背，不利于我國調整能源結構。如果企業還采用石油與煤炭等作加熱原材料，就會增加企業運行與環境治理等成本投入。而新能源熱泵技術的應用，可為企業創造更多的利潤，提高其市場綜合實力。該技術應用比較經濟，周圍環境帶來的干擾小且非常方便。地源熱量儲存量豐富，采集與使用都很方便。熱泵技術有很高的投資收益且回收期快，通常污水源熱泵系統只有3.5年的靜態回收期，而動態回收期也只有4.1年，因而有高達21%的內部收益率。所以相較之傳統暖通空調系統，新能源熱泵技術更具經濟實惠性。

（2）環保性。相較之其它能源熱泵技術，新能源熱泵技術環保性更高。傳統供暖模式中以點供暖模式為主，如果其它因素不變，新能源熱泵技術對環境的污染會更小。與電熱能供暖相比，地熱能供暖對環境造成的污染會低60%。空氣源熱泵技術也有一定的環保性，但地源熱泵技術的污染更低。因而，新能源熱泵技術發展中，環保性是其非常突出的特點，因而可廣泛應用于暖通空調領域。

3 、新能源熱泵技術具體應用方法

3.1 地源熱泵新能源技術應用

（1）運行原理。針對熱泵系統技術，我國有制定標準規范，地源特泵系統由水源熱泵機組、地熱能交換系統與建筑物結構等不同系統構成。冬季供暖夏季制冷方面，地源熱泵系統的應用使得熱轉換效率明顯提高。壓縮機冷媒做功前提下，氣體與液體相互轉換，由此通過風機盤管將形成的熱量吸收并輸送到供熱空間；壓縮機冷媒做功且調節閥門變化冷媒流向，蒸發器中冷媒將空間中熱量傳送給冷媒，熱量循環傳送形成熱轉換。

（2）特點。該能源技術應用有明顯的節能環保效果，且有很高的經濟性。與傳統電能取暖相比，能源耗損率小。地源熱泵系統運行中水資源不會出現損耗，也不會形成其它污染物，維護安全穩定，使用壽命長。所以，當前地源熱泵技術應用深受政府關注，制定了相應的措施保障推廣普及地源熱泵技術。

（3）現階段，該技術應用還存在一些問題。實際應用還不夠完善，例如地質環境不好，應用該技術就會引起地面裂縫甚至塌陷等問題，長期使用也會引起嚴重浪費水資源的現象。地源熱泵技術投入研發階段，回收期比較長，外部環境因素極易影響其施工工藝，因而該技術使用過程中打井深度必須要符合標準，否則無法有效控制環節溫度。

3.2 空氣源熱泵技術應用

（1）發展情況與特點。該熱泵技術出現早，在上世紀20年代首臺家用空氣源熱泵在蘇格蘭問世，上世紀60年代我國開始實踐此項技術。空氣源熱泵冷熱交換效果是利用電能推動冷媒循環實現的，不同于地源與太陽能熱泵，空氣源熱泵對時間與地區要求比較小。作為一種可再生能源，空氣有很高的情節度，因而環保性強。經過不斷的發展，空氣源熱泵運行質量與效率大幅度提高，深受社會各界認可。尤其是綠色建筑理念背景下，空氣源熱泵技術應用范圍不斷擴大，甚至很多公共場所開始應用以該技術為主的暖通空調。

（2）技術應用出現的問題。首先，該熱泵技術應用輸出功率低于其它熱泵系統。其次，該熱泵技術在低溫環境下無法很好地運行，假若空氣溫度太低，正常運行情況下熱泵壓縮機會出現停機問題。因而，只能通過電機加熱方式提升環境溫度。

3.3 太陽能熱泵技術應用

（1）太陽能熱泵技術采暖。該熱泵系統是有機融合太陽能使用與熱泵技術的一種復合型技術，其中采暖系統包含太陽能即熱器、水泵與蓄熱水箱等集熱系統，還有壓縮機、熱換器、散熱器與節流閥等熱泵系統。該采暖系統優勢在于以少量電能獲得更多的電能熱量，提高低溫熱源使用效率。結合地源熱泵或者空氣源熱泵系統，可緩解太陽能分散與間歇性等難題。

（2）熱泵制冷。相較之太陽能采暖系統，其熱泵制冷系統配置了熱交換器、制冷末端及儲冷水箱等相關設備，運營原理是在壓縮機作用下制冷劑將初冷水箱中的熱量蒸發并吸收掉，以此減小其溫度，利用熱交換器減小初冷水箱管道空氣或水溫度，再使用管道輸送冷量到制冷末端設備，以此確保室內溫度下降。

（3）技術發展現狀。作為一種清潔型能源，太陽能能源是非常豐富的，當前很多領域已經開始廣泛應用該能源，太陽能熱泵技術是緩解當前能源緊缺問題的重要舉措。隨著太陽能熱泵技術的發展，要采取有效措施解決能源分散與穩定性差的問題，項目初期有很高的投入，而且生產廠家有不同的標準。

3.4 污水源熱泵技術應用

城鎮化建設進程中此項技術形成了，是一種新能源使用技術。城市污水溫度變化不大，與江河水溫度相比更加穩定因而熱能特點比較明顯。污水源熱泵應用過程中，城市污水是冷熱源主要能源，采用熱泵原理提高能量，以此保障建筑順利制冷供熱的重要節能設備，對現能源緊缺與環境污染問題有很好的緩解作用。

污水源熱泵系統可很好地回收城市污水廢熱，采用熱泵技術實現制冷與供暖，不用配置專門的鍋爐與冷卻塔等關鍵設備。實際運營中還不會對自然環境中排放廢水、廢渣與廢氣等污染物，因而有很好的節能環保效果。現階段，該熱泵技術應用還不夠完善，比如污水水質處理、堵塞與熱換器污染結垢等問題是亟待解決的。

結束語

綜上所述，當前能源緊缺與環境污染問題日益嚴重，熱泵技術節能效率高，且可應用新能源取代傳統能耗大的能源，盡可能減小暖通空調系統能源耗損，使得資源使用效率大幅度提高，很好地保護了生態環境。現階段，暖通空調領域新能源熱泵技術應用還存在一些缺陷，需要深入探究并改善，以此為新能源熱泵技術發展與廣泛應用創造更好地環境。