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暖通空调领域新能源热泵技术应用

发表时间：2020/8/24 来源：《基层建设》2020年第10期作者：杨静

[导读] 摘要：随着人们生活水平的不断提高及对生活质量及舒适程度要求的不断增强，建筑项目中的暖通空调应用越来越广泛，暖通空调的应用与居民居住环境的舒适程度具有较大的关系。

        中冶沈勘秦皇岛工程设计研究总院有限公司河北秦皇岛 066004
        摘要：随着人们生活水平的不断提高及对生活质量及舒适程度要求的不断增强，建筑项目中的暖通空调应用越来越广泛，暖通空调的应用与居民居住环境的舒适程度具有较大的关系。暖通空调的应用和普及极大提高了人们的生活质量，但是所消耗的能源也非常多，大量数据表明，暖通空调所使用的能源占建筑物能源消耗总量的一半以上。目前，基于我国资源能源短缺和国家大力倡导可持续发展的现状，暖通空调领域应该采用更加节能的新技术来有效降低能耗，而选择资源丰富并且能与环境实现统一的新能源是降低暖通空调能耗的有效途径。
        关键词：暖通空调领域；新能源；热泵技术
        1地源热泵的分析
        1.1地源热泵的工作原理分析
        我国对于热泵系统工程技术也有着相应的规范标准，其中地源热泵系统中包括了水源热泵机组，地热能交换系统以及建筑物内系统等多个部分。针对冬季供暖以及夏季制冷上，采用地源热泵也可以更好的提高其热转换的效率。压缩机对冷媒做功的情况下，气体和液体之间就会形成转换，这样所产生的热量会通过风机盘管吸收而输送到需要供热的空间内；在压缩机对冷媒做功并且对调节阀门改变冷媒流向的情况下，蒸发器内的冷媒会将空间内的热量传送的冷媒当中，这样在将热量进行循环后，从而形成热转换的效果。
        1.2地源热泵的特点
        地源热泵具有清洁环保、节能高效的特性。地源热泵空调系统与传统电能取暖相比电能消耗降低70%，在运行过程中既不消耗水源，也不会向水源、空气中排放污染物质。地源热泵机组零部件小、结构紧凑，节省建筑空间。地源热泵系统较为简单，运行安全可靠性高，维护成本低，使用寿命长。因此，我国政府对于地源热泵技术的应用也给予了高度的重视，而且也颁布了一系列的相关措施来促进地源热泵的发展普及，这对于地源热泵技术的广泛推广也提供了重要的环境基础。
        1.3地源热泵系统现状
        在长期研究使用过程中也发现了地源热泵的许多不足之处。地质条件限制，对于使用地下水源热泵的项目在进行方案设计前必须了解当地有关水资源使用的政策法规，对当地的地质环境进行勘测，确保大量开采地下水不会引起地面裂缝、沉降或塌陷等问题。必须采取安全可靠的地下水回灌措施，保证不会对地下水源造成污染和浪费。初投资大回收期长，地源热泵系统由于施工工艺限制打井得到达一定的深度才能得到常年恒定的环境温度，初投资相对空气源热泵、太阳能热泵而言较高，因此需要政府的大力支持与推广。
        2空气源热泵的分析
        空气源热泵在暖通空调领域中的应用主要是采用电能驱动压缩机获得冷媒循环的方式进行冷热之间的交换，由于空气属于一种不可再生资源，清洁度要求较高，因此，进行空气源热泵不会受到外部环境的影响，且空气源热泵具有较高的经济性，空气源热泵的运行效率及质量得到了较大幅度的提高，具有一定的环保意义，目前大多数公共场所中采用的暖通空调均为空气源热泵技术。但是在实际的空气源热泵运用过程中存在一些问题，空气源热泵适应低温的能力较差，输出功率较小，若外部环境的温度过低将会导致停机现象出现，一旦出现停机现象需要采用电机加热方式进行辅助运行，给运行带来一定的不便及限制。
        3太阳能热泵的分析
        3.1太阳能热泵采暖
        太阳能热泵系统是将太阳能利用技术和热泵技术有机组合的复合型技术，其采暖系统由太阳能集热系统（包括太阳能集热器、水泵等）和热泵系统（包括压缩机、换热器等）组成。太阳能热泵采暖系统突出的优点就是通过极少量的电能获得数倍于电能的热量，能够有效利用低温热源。与地源热泵、空气源热泵耦合使用能够有效克服太阳能的分散性和间歇性等问题的不足。
        3.2太阳能热泵制冷
        太阳能热泵制冷系统与采暖系统相比增加了热交换器、储冷水箱及制冷末端等设备，其工作原理是利用制冷剂在压缩机的作用下蒸发吸收储冷水箱的热量降低其温度，储冷水箱通过热交换器降低管道中空气或水等介质的温度，通过管道将冷量送至制冷末端设备达到降低室内温度的目的。
        3.3太阳能热泵存在的问题
        这种技术对环境的污染没有污染，但是太阳能这种能源也存在着不太稳定的情况，并且这种技术的投资费用相对较高，研究难度相对较大，为有关的人员提出了一定的难题。
        4污水源热泵的工作原理及特点分析
        污水源热泵技术从城镇化建设发展中应运而生，成为一种“新能源”利用技术。城市污水全年温度变化小，相对江河水温度稳定，具有良好的热能特征。污水源热泵是以城市污水为冷热源，利用热泵原理提升能量为建筑物制冷供热的节能设备。在一定程度上缓解了当前能源与环境的紧张形势。污水源热泵能够有效回收城市污水的废热，利用热泵技术既可以制冷又可以供暖，省去了锅炉系统和冷却塔等设备。运行过程中不向环境排放任何废水、废渣和废气，节能环保效果显著。目前污水源热泵技术的应用还有许多技术问题亟待解决，如污水水质处理、污水堵塞及换热器污染结垢等。
        5热泵供热空调的能量消耗分析
        5.1热泵对能源的利用系数与传统方式的对比
        不同的供热方式所产生的能源利用系数见表1。
        表1 不同的供热方式所产生的能源利用系数

        其中，能源的利用系数E等于热泵对热量的供应量与对初级的能量所消耗的量的比值。
        5.2热泵对高位能进行了科学的利用
        热泵在提升低温的热源热量品位的过程之中，会利用到一定的高品位热量。在实际的工作过程中，首先，需要热泵供热的系统科学的利用高位能W将动力机进行推动，之后通过推动起来的动力机将工作机进行驱动，这样工作机可以在低温的热源中对热能Qe进行吸取，而且在不断的工作之中将低温的热源温度进行提升，从而达到对暖通空调的供热，由Qh=Qe+W进行计算。β表示热泵制热的性能系数，用β=Qh/W=Qe/W+1对能量的效率进行科学的审核。
        6结语
        总而言之，热泵技术的应用不仅有着节能高效的特点，同时也可以更好的利用新能源来代替传统能源，从而最大限度的降低暖通空调的能源消耗，这样不仅有效的增加了资源的利用率，也最大限度的保证了生态环境的健康发展。开展暖通空调领域新能源热泵技术应用探究，同时在暖通空调领域设计中，设计人员应该紧紧把握新能源热泵应用技术更新的机遇，秉持可持续发展的观念，结合地域特点合理选用材料设备，对传统供暖系统的缺陷进行改善，最终实现系统建设和生态环境的有机结合。
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        作者简介：
        杨静（1986.07.07）；女；黑龙江鸡西；汉；大学本科学士学位；中级工程师；设计院设计人员；研究方向：热力，暖通，燃气。