低溫空氣源熱泵及其在北方地區(qū)供暖中的應(yīng)用探討

高天罡

摘要：隨著我國經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，人民的生活水平有了很大的提高。同時，生活質(zhì)量的要求也提高了，尤其是北方冬季寒冷的自然環(huán)境，給人們的冬季生活帶來了很大的麻煩。在當(dāng)前節(jié)能環(huán)保的背景下，空氣源熱泵采暖的應(yīng)用前景受到越來越多的關(guān)注。本文研究了北方低溫空氣源熱泵供暖的適用性，并希望對北方冬季供暖的改善和環(huán)境保護的控制做出積極的貢獻。

關(guān)鍵詞：低溫空氣源熱泵；北方供暖；應(yīng)用探討

引言：在當(dāng)前國家努力改善和處理排污企業(yè)的情況下，使用節(jié)能、環(huán)保的空氣源熱泵是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要表現(xiàn)。由于近年來華北地區(qū)出現(xiàn)了嚴重的霧霾天氣，加強供熱設(shè)備和設(shè)施的科學(xué)管理顯得尤為重要，只有通過不斷的探索和研究，才能保證冬季人們的取暖需求，不破壞環(huán)境，實現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展，確保我國北方的環(huán)境衛(wèi)生。

一、低溫空氣源熱泵的概念

依靠電能的拖動，促使熱量由低位熱源向高位熱源流動的裝置就是熱泵。它就像把水從一個低的頭抽到一個高的頭，一個氣泵（一個氣體壓縮機），它把氣體從低壓區(qū)輸送到高壓區(qū)域，這和熱泵原理是一樣的，就是輸送能量的機器。熱泵技術(shù)是一種節(jié)能、環(huán)保、高效的技術(shù)。這是因為它可以轉(zhuǎn)換低質(zhì)量的熱能，而這些低質(zhì)量熱能是人們無法直接用來加熱能源技術(shù)的，用熱泵將其轉(zhuǎn)化為高能源，從而使人們能夠直接利用高能源，例如，空氣、太陽能、土壤、井水、工業(yè)廢水等低等熱能可以通過熱泵技術(shù)轉(zhuǎn)化為高能量，這是人們可以直接使用的。利用這些轉(zhuǎn)換的高位能進行作業(yè)，可以有效地降低煤、氣、電、石油的有限高能量的使用。為了達到節(jié)約環(huán)境保護的目的，也有利于我國能源資源的可持續(xù)利用。隨著礦產(chǎn)資源的日益稀缺和環(huán)境污染的日益嚴重，能夠?qū)⒌臀荒苻D(zhuǎn)化為高能量的合理有效的熱泵技術(shù)將得到更廣泛的應(yīng)用。

二、低溫空氣源熱泵有什么特點

空氣源熱泵主要是利用熱泵設(shè)備中的吸熱介質(zhì)來收集自然環(huán)境或空氣中的熱量，從而提高壓縮機壓縮后冷媒的溫度。同時，通過熱交換器冷媒放出熱量來使冷水溫度提高，加熱后釋放出冷氣，該技術(shù)所產(chǎn)生的熱水可以通過水循環(huán)系統(tǒng)直接提供給人們，也可以直接作為熱水供應(yīng)，也可以輸送給用戶取暖。低溫空氣源熱泵，其運行環(huán)境溫度較低，但效率和穩(wěn)定性較高，與普通的空氣源熱泵有很大的不同。由于我國北方冬季氣溫較低，北方市場的低溫空氣源熱泵非常廣泛，目前已發(fā)展成為煤炭轉(zhuǎn)為發(fā)電的大部分指定產(chǎn)品，并在實際應(yīng)用中得到了廣泛的應(yīng)用。近年來，國內(nèi)外許多專家學(xué)者對空氣源熱泵在低溫環(huán)境下的適用性進行了大量的研究和實驗。主要研究是在低環(huán)境溫度下達到零下20度，甚至低至零下25度的條件下進行正常的加熱工作。

三、低溫空氣源熱泵的工作原理

利用空氣源熱泵將自然界的廢熱資源轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量的熱能，為人們?nèi)粘Ｉ钏鶓?yīng)用，普通空調(diào)的能耗只有三分之一用于將低等能源轉(zhuǎn)化為高品位熱能，減少能源消耗，為人們提供高質(zhì)量的能源。在以往的應(yīng)用中，中國南方的廣大地區(qū)得到了很好的應(yīng)用。然而，由于地理上的差異，中國南方的冬季氣溫一般不低于零下5度，因此室內(nèi)所需的熱量不是很大，南方氣源熱泵系統(tǒng)具有良好的應(yīng)用效果和機組的穩(wěn)定運行。它可以滿足人們的加熱要求，降低了成本，降低了能耗。在北部地區(qū)，在北方，冬天通常是零下10度，最冷的溫度大約是零下20度?？諝庠礋岜孟到y(tǒng)能否抵御嚴寒，為人民提供大量的熱量，實現(xiàn)高效、節(jié)能、無污染的環(huán)境是一個比較大的挑戰(zhàn)。

四、低溫空氣源熱泵系統(tǒng)的適用性

之前空氣源熱泵在南方已得到廣泛使用，北方與南方地區(qū)不同，冬天的溫度有時會降到零下20度以下，因此，在中國北方寒冷的室外溫度環(huán)境中，如果空氣源熱泵直接引入，沒有任何改善，設(shè)備可能無法工作。特別是在最冷的12月、1月和2月三個月，當(dāng)人們需要大量的熱量時，空氣源熱泵不能為人們提供及時有效的服務(wù)，這將變得不適用。因此，有必要對低溫空氣源熱泵系統(tǒng)進行研究，以提高低溫空氣源熱泵系統(tǒng)的適用性。隨著社會的發(fā)展和技術(shù)的進步，人們發(fā)明了一種雙級耦合熱泵系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一種空氣源熱泵，它從室外空氣中吸收熱量，然后將水作為水源熱泵的熱源，然后從熱水中加熱，為人們提供熱量。采用兩級壓縮和變頻技術(shù)，提出了低溫空氣源熱泵系統(tǒng)。實驗證明，該系統(tǒng)在低溫環(huán)境下運行穩(wěn)定，能提供足夠的熱量，滿足人們冬季室外低溫環(huán)境下零下18度以上溫度的要求。

五、低溫空氣源熱泵系統(tǒng)在北方的供暖應(yīng)用

（一）系統(tǒng)穩(wěn)定性強，安全可靠

因為低溫空氣源熱泵的原理是水電分離和在機組內(nèi)設(shè)置高、低壓保護裝置和過載保護壓縮機，系統(tǒng)具有較強的穩(wěn)定性，在使用過程中安全可靠，沒有安全事故發(fā)生。在系統(tǒng)的設(shè)計中，首先結(jié)束了安全隱患，保證了低溫空氣源熱泵系統(tǒng)的安全性和可靠性。

（二）綠色無污染，保護環(huán)境

低溫空氣源熱泵供熱方式單位面積的一次能源消耗量較低、折合一次能源后的二氧化碳排放量較小相比與傳統(tǒng)的大型燃煤鍋爐房，區(qū)域燃煤鍋爐集中供暖和直接電加熱，它具有更好的優(yōu)勢在節(jié)能環(huán)保，所以低溫空氣源熱泵系統(tǒng)是一種綠色產(chǎn)品，符合國家提倡的綠色環(huán)保的概念，積極鼓勵北方地區(qū)大力引進和利用，在保護環(huán)境的基礎(chǔ)上解決冬季取暖的需求。

（三）轉(zhuǎn)化率高，節(jié)省能源

低溫空氣源熱泵是從空氣中收集的熱量，壓縮機的效率高。平均電熱產(chǎn)生的熱量相當(dāng)于普通空調(diào)的2.5度電所產(chǎn)生的熱量，為人民提供熱量，節(jié)約能源，實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。而在低溫空氣源熱泵系統(tǒng)的效率中，轉(zhuǎn)化率相對較高，不產(chǎn)生第三方熱，是北方冬季供暖的首選之一。為了給人們帶來熱量，與普通的空調(diào)相比，更多的節(jié)能，為人們提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

（四）經(jīng)濟實惠，結(jié)實耐用

從經(jīng)濟角度來看，低溫空氣源熱泵采暖方式具有較高的初始投資，但由于兼有夏季空調(diào)的作用，考慮了供熱和空調(diào)的初始投資，傳統(tǒng)采暖模式與分散式空調(diào)系統(tǒng)的總投資水平差別不大，尤其是對高品質(zhì)空調(diào)的住宅建筑，在初始投資優(yōu)勢上已變得更加明顯。除燃煤發(fā)電外，低溫空氣源熱泵采暖方式的運行成本低于其他傳統(tǒng)采暖方式。用戶實際取暖費低于其他傳統(tǒng)加熱方式。它可以有15年以上的使用年限，以滿足人們對質(zhì)量的要求，節(jié)約人們的成本，提供最大的服務(wù)。低溫空氣源熱泵采暖是一種分散式采暖，易于安裝，操作靈活，不受采暖期的限制，更容易達到節(jié)能效果。低溫空氣源熱泵是一種高效、清潔、經(jīng)濟的加熱方式。它在中國北方的供熱應(yīng)用中具有較好的技術(shù)和經(jīng)濟效益。

結(jié)語：在提倡綠色環(huán)保生活的背景下，我們必須選擇這種節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟的低溫空氣源熱泵系統(tǒng)作為現(xiàn)實生活的應(yīng)用。隨著低溫空氣源熱泵技術(shù)的突破和低溫的耐寒性，使得低溫空氣源熱泵在我國北方廣大土地上也具有大面積使用的基本條件。因此，傳統(tǒng)的能源消耗和取暖方式不適合現(xiàn)代社會的發(fā)展。通過上述分析，可以得出結(jié)論：北方地區(qū)低溫空氣源熱泵采暖具有良好的實用性和經(jīng)濟性，對提高人們的生活質(zhì)量和環(huán)境保護具有很高的價值。