探究空氣源熱泵與太陽能耦合采暖系統的應用技術

李曉 蔣登輝 胡志鵬

山東省產品質量檢驗研究院 山東濟南 250102

1 空氣源熱泵與太陽能耦合采暖系統簡介

隨著社會經濟的進步和科學技術的發展，人們的生活質量得到了迅速的提升，但同時人們所消耗的能源數量也隨之增加。當前我國所應用的能源多為一次性能源，在應用的過程中會產生大量的污染物，目前對于太陽能和風能等清潔能源的應用率較低。根據相關的數據調查統計，我國的北方地區在采暖的過程中所消耗的能源占據了建筑中耗能的百分之三十五以上。提升采暖效率以及降低能耗，并且重視對清潔能源的應用，是未來建筑低能耗發展的主要趨勢。當前我國城鎮采暖主要采用的是集中供熱，轄區范圍運用熱電廠的熱水或者蒸汽通過加壓泵來流經供熱管網最終達到小區中的換熱站，接著通過二次循環泵來流向用戶端的換熱器。集中采暖需要的投資較大且有著較高的運行費用，不管人們是否需要都必須進行全天候的采暖，這樣的采暖方式實際上并不適用于農村地區，因為布置管網需要花費較高的成本，對于這種情況可以采用分布式熱源來達到農村采暖的要求。當前我國北方的農村地區主要采用火炕或者散煤來進行采暖，除了能源利用率較低之外，也會排放出較多的污染物，對生態環境造成了嚴重的破壞。為了能夠避免空氣污染，我國采用了多種措施，空氣源熱泵屬于效率很高的采暖技術，能夠減少能源的消耗并控制污染物的產生，一度成為了清潔采暖的首選技術。空氣源熱泵消耗一噸煤產生的熱量等同于四噸散煤產生的熱量，并且不會造成環境污染，有著十分完善的污染處理技術。同時，太陽能處于清潔性可再生能源，通過將空氣源熱泵與太陽能進行結合，組成為空氣熱源泵太陽能耦合采暖系統，能夠有效的提升熱泵蒸發溫度，從而提升系統的整體制熱性能。

2 空氣源熱泵與太陽能耦合采暖系統的應用原理

低壓氣態冷媒通過壓縮設備的壓縮后變成為高溫氣體，其沸點會隨著壓力的提升而提升，然后進入到冷凝設備當中進行液化處理，在釋放出熱量后變成為液體。在放入到蒸發設備之前需要通過膨脹閥來降低其壓力，冷媒在獲得壓力的降低后再進入到蒸發設備中進行蒸發，通過對熱量的吸收來轉變成為低壓氣體，然后再次進入到壓縮設備中，從而形成了冷媒循環系統。空氣源熱泵與太陽能耦合采暖系統主要通過太陽能在作為能源，從而提升系統對熱能的應用效率，具體可以將其分為間接和直接膨脹系統。對于直接膨脹系統而言，實際上是在傳統熱泵的蒸發裝置中加入了回路，太陽能耦合集熱裝置是其中的重要組成部分，相比于傳統集熱裝置而言，該系統的集熱裝置內部所使用的是液態制冷劑，其在集熱裝置中對于太陽能進行吸收，從而變為氣態，通過壓縮裝置和冷凝裝置來變為熱泵循環。當陽光充足時集熱裝置中的熱量為主，當陽光較弱時則將熱泵中的蒸發裝置作為主要的吸熱裝置。相比于直接膨脹式的系統來說，間接膨脹式系統主要采用的是太陽能集熱裝置來保持熱水箱能量，這里將空氣源熱泵作為輔助，僅僅會在太陽能不足的情況下才會使用。總的來說，直接膨脹式的熱泵效率與集熱裝置本身的性能有著直接的關系。太陽能熱泵是以熱泵系統的節能性和高效性為基礎，使得太陽能技術能夠更好的結合熱泵技術，從而提升兩者的系統性能。相比于傳統太陽能供熱系統而言，該系統的主要優勢在于可利用廉價低溫集熱裝置，在同樣的熱負荷條件下，太陽能耦合采暖系統所需的裝置容積要更小，且系統結構更加的靈活。

3 空氣源熱泵與太陽能耦合采暖系統的應用實例分析

當前，空氣源熱泵與太陽能耦合采暖系統已經在北京、青島、重慶、長沙等地區的房屋建筑中進行了測試，通過測試發現，在我國的華北地區北部采暖的平均室內溫度能夠保持在十八攝氏度以上，基本上達到了建筑節能設計效果，使用空氣源熱泵與太陽能耦合采暖系統的平均運行費用為每平米十六元左右，要低于其他種類的采暖方式。例如北京某小區的項目測試中，建筑面積為八十平方米，采暖時間按照一百二十五天來算，采暖耗電低于兩千度，采暖季度的電費消耗為每平米十五元，這要比同期的壁掛爐散熱裝置采暖費用更低。除了應用在采暖方面之外，這項技術也可以被應用到食品加工當中，例如某公司運用這項技術建立了一套枸杞干燥系統，實現了百分之七十五的節能和百分之百的減排。通過應用這項技術，不但縮短的脫水干燥的時間，同時也提升了果實商品率，切實提升了食品加工的自動化程度。通過應用這項技術，在提升建筑美感的同時也減少了管道材料的消耗，并降低了熱量的損失，通過空氣源熱本與太陽能耦合采暖系統的應用，能夠實現精確的溫度濕度控制，大幅度的降低了加工的成本。空氣源熱泵與太陽能耦合采暖系統通過兩種裝置的互補不但是實現了節能減排，同時也為采暖穩定提供了保障，有利于清潔采暖政策的進一步推動。

4 結語

總而言之，空氣源熱泵屬于效率更高且具備節能效果的分布采暖系統，而太陽能具備了清潔性和可再生性特征，有著十分豐富的儲備量。通過將這兩者進行結合不但能夠實現節能減排，同時也增加了可再生能源的利用效率，除此之外也能夠保證采暖穩定，是小型主動采暖的重要發展趨勢。另外一方面，通過應用這項技術，能夠大幅度的降低運行成本，從而增加人們的應用熱情，使得清潔采暖政策能夠得到更好的推行和實施。