探究暖通空調(diào)領(lǐng)域新能源熱泵技術(shù)的應(yīng)用

王 浩

安徽省建筑設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司 安徽 合肥 230092

本質(zhì)上而言，熱泵技術(shù)屬于一種熱量增加裝置，其可從低溫環(huán)境將熱量傳送到高溫區(qū)域。該技術(shù)自身運(yùn)行能源耗量小，挖掘環(huán)境中能量?jī)?chǔ)存綜合溫度減小熱泵裝置能量損耗，這是熱泵節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的核心。熱泵與制冷有相同的程序原理，系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成及應(yīng)用性能也是一致的。

1 、暖通空調(diào)新能源應(yīng)用現(xiàn)狀

（1）暖通設(shè)計(jì)了解不到位。暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中，唯有按照設(shè)計(jì)規(guī)范要求，才能實(shí)現(xiàn)暖通空調(diào)的合理有效。然而實(shí)際工作中，一些設(shè)計(jì)人員沒(méi)有全面認(rèn)識(shí)新能源熱泵技術(shù)應(yīng)用規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，使得暖通空調(diào)設(shè)計(jì)不夠完整，從而直接影響著后期項(xiàng)目施工。比如防火閥設(shè)計(jì)，穿越防火墻時(shí)防火閥設(shè)計(jì)不規(guī)范，為后期項(xiàng)目安全施工埋下了隱患。

（2）暖通空調(diào)設(shè)計(jì)缺乏合理性。一方面，空調(diào)系統(tǒng)其設(shè)計(jì)流程一般較為復(fù)雜，后期安裝施工也較為繁雜。例如，有些暖通通道為雙側(cè)連接，也就是一側(cè)和室內(nèi)連接，另一個(gè)連接樓梯，這種設(shè)計(jì)方式和暖通設(shè)計(jì)的原則是相悖的，對(duì)于后期的施工埋下了安全隱患。如果發(fā)生故障，就會(huì)影響散熱器與換熱器等設(shè)備運(yùn)行。另外，暖通空調(diào)設(shè)計(jì)針對(duì)性差。對(duì)于不同運(yùn)行環(huán)境，要適當(dāng)?shù)卣{(diào)整暖通空調(diào)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與要求。目前，暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中意識(shí)淡薄是普遍存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員對(duì)外界因素考慮不周，使得設(shè)備無(wú)法充分發(fā)揮其自身效能。

（3）暖通空調(diào)系統(tǒng)沒(méi)有進(jìn)行系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)。暖通空調(diào)設(shè)計(jì)包含很多內(nèi)容，比如排煙、排風(fēng)與采暖等，如果發(fā)生疏漏就會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行。系統(tǒng)性不足是暖通設(shè)計(jì)工作常見(jiàn)的問(wèn)題，設(shè)計(jì)過(guò)程中一些設(shè)計(jì)界人員沒(méi)有綜合考慮各項(xiàng)因素，頻發(fā)發(fā)生各類(lèi)不良現(xiàn)象，為后期系統(tǒng)高效運(yùn)行造成了嚴(yán)重的阻礙。

2 、新能源熱泵技術(shù)原理與特點(diǎn)

2.1 熱泵制冷技術(shù)原理

熱泵系統(tǒng)制冷原理與加熱過(guò)程類(lèi)似，通常保持制冷劑回路不變，對(duì)轉(zhuǎn)換閥進(jìn)行調(diào)整量室內(nèi)空調(diào)終端及傳熱系統(tǒng)連接起來(lái)。室內(nèi)空調(diào)后方，蒸發(fā)器取代原冷凝器，相互連接室內(nèi)人員系統(tǒng)及冷凝器端口。地?zé)嵩幢弥评湓恚美淠骷暗叵滤粨Q空氣熱量。持續(xù)吸收熱量前提下，蒸發(fā)器制冷劑從液體轉(zhuǎn)換為氣體，熱交換程序不斷循環(huán)重復(fù)實(shí)現(xiàn)制冷效果。制冷過(guò)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(shù)原理

能源熱泵技術(shù)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(shí)現(xiàn)。開(kāi)始供暖前要做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，熱泵系統(tǒng)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(shè)備檢查，因整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備是在電流驅(qū)動(dòng)下運(yùn)行的，通電后壓縮機(jī)開(kāi)始運(yùn)行，壓縮制冷劑變?yōu)楦邏焊邷貧怏w，通電后保持高速運(yùn)行，此過(guò)程中形成強(qiáng)大吸力吸入制冷劑到壓縮機(jī)中并進(jìn)行壓縮，最終變?yōu)楦邏焊邷貧怏w。供暖時(shí)冷凝器作用在于冷凝，其可制冷劑轉(zhuǎn)換為制冷液體，并將其傳送到蒸發(fā)器。供熱系統(tǒng)連接蒸發(fā)器，通過(guò)壓縮器蒸發(fā)器中制冷液體將傳熱系統(tǒng)熱量吸收實(shí)現(xiàn)熱交換過(guò)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(diào)終端傳送熱量。

2.3 新能源熱泵技術(shù)特點(diǎn)

（1）經(jīng)濟(jì)性。相較之傳統(tǒng)加熱技術(shù)，經(jīng)濟(jì)性是熱泵技術(shù)的重要特點(diǎn)。過(guò)去加熱能源以石油、煤炭為主，相較之新能源熱泵技術(shù)其經(jīng)濟(jì)成本高且屬于非再生能源，與節(jié)能環(huán)保理念相違背，不利于我國(guó)調(diào)整能源結(jié)構(gòu)。如果企業(yè)還采用石油與煤炭等作加熱原材料，就會(huì)增加企業(yè)運(yùn)行與環(huán)境治理等成本投入。而新能源熱泵技術(shù)的應(yīng)用，可為企業(yè)創(chuàng)造更多的利潤(rùn)，提高其市場(chǎng)綜合實(shí)力。該技術(shù)應(yīng)用比較經(jīng)濟(jì)，周?chē)h(huán)境帶來(lái)的干擾小且非常方便。地源熱量?jī)?chǔ)存量豐富，采集與使用都很方便。熱泵技術(shù)有很高的投資收益且回收期快，通常污水源熱泵系統(tǒng)只有3.5年的靜態(tài)回收期，而動(dòng)態(tài)回收期也只有4.1年，因而有高達(dá)21%的內(nèi)部收益率。所以相較之傳統(tǒng)暖通空調(diào)系統(tǒng)，新能源熱泵技術(shù)更具經(jīng)濟(jì)實(shí)惠性。

（2）環(huán)保性。相較之其它能源熱泵技術(shù)，新能源熱泵技術(shù)環(huán)保性更高。傳統(tǒng)供暖模式中以點(diǎn)供暖模式為主，如果其它因素不變，新能源熱泵技術(shù)對(duì)環(huán)境的污染會(huì)更小。與電熱能供暖相比，地?zé)崮芄┡瘜?duì)環(huán)境造成的污染會(huì)低60%?？諝庠礋岜眉夹g(shù)也有一定的環(huán)保性，但地源熱泵技術(shù)的污染更低。因而，新能源熱泵技術(shù)發(fā)展中，環(huán)保性是其非常突出的特點(diǎn)，因而可廣泛應(yīng)用于暖通空調(diào)領(lǐng)域。

3 、新能源熱泵技術(shù)具體應(yīng)用方法

3.1 地源熱泵新能源技術(shù)應(yīng)用

（1）運(yùn)行原理。針對(duì)熱泵系統(tǒng)技術(shù)，我國(guó)有制定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，地源特泵系統(tǒng)由水源熱泵機(jī)組、地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)與建筑物結(jié)構(gòu)等不同系統(tǒng)構(gòu)成。冬季供暖夏季制冷方面，地源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用使得熱轉(zhuǎn)換效率明顯提高。壓縮機(jī)冷媒做功前提下，氣體與液體相互轉(zhuǎn)換，由此通過(guò)風(fēng)機(jī)盤(pán)管將形成的熱量吸收并輸送到供熱空間；壓縮機(jī)冷媒做功且調(diào)節(jié)閥門(mén)變化冷媒流向，蒸發(fā)器中冷媒將空間中熱量傳送給冷媒，熱量循環(huán)傳送形成熱轉(zhuǎn)換。

（2）特點(diǎn)。該能源技術(shù)應(yīng)用有明顯的節(jié)能環(huán)保效果，且有很高的經(jīng)濟(jì)性。與傳統(tǒng)電能取暖相比，能源耗損率小。地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行中水資源不會(huì)出現(xiàn)損耗，也不會(huì)形成其它污染物，維護(hù)安全穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)。所以，當(dāng)前地源熱泵技術(shù)應(yīng)用深受政府關(guān)注，制定了相應(yīng)的措施保障推廣普及地源熱泵技術(shù)。

（3）現(xiàn)階段，該技術(shù)應(yīng)用還存在一些問(wèn)題。實(shí)際應(yīng)用還不夠完善，例如地質(zhì)環(huán)境不好，應(yīng)用該技術(shù)就會(huì)引起地面裂縫甚至塌陷等問(wèn)題，長(zhǎng)期使用也會(huì)引起嚴(yán)重浪費(fèi)水資源的現(xiàn)象。地源熱泵技術(shù)投入研發(fā)階段，回收期比較長(zhǎng)，外部環(huán)境因素極易影響其施工工藝，因而該技術(shù)使用過(guò)程中打井深度必須要符合標(biāo)準(zhǔn)，否則無(wú)法有效控制環(huán)節(jié)溫度。

3.2 空氣源熱泵技術(shù)應(yīng)用

（1）發(fā)展情況與特點(diǎn)。該熱泵技術(shù)出現(xiàn)早，在上世紀(jì)20年代首臺(tái)家用空氣源熱泵在蘇格蘭問(wèn)世，上世紀(jì)60年代我國(guó)開(kāi)始實(shí)踐此項(xiàng)技術(shù)?？諝庠礋岜美錈峤粨Q效果是利用電能推動(dòng)冷媒循環(huán)實(shí)現(xiàn)的，不同于地源與太陽(yáng)能熱泵，空氣源熱泵對(duì)時(shí)間與地區(qū)要求比較小。作為一種可再生能源，空氣有很高的情節(jié)度，因而環(huán)保性強(qiáng)。經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展，空氣源熱泵運(yùn)行質(zhì)量與效率大幅度提高，深受社會(huì)各界認(rèn)可。尤其是綠色建筑理念背景下，空氣源熱泵技術(shù)應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，甚至很多公共場(chǎng)所開(kāi)始應(yīng)用以該技術(shù)為主的暖通空調(diào)。

（2）技術(shù)應(yīng)用出現(xiàn)的問(wèn)題。首先，該熱泵技術(shù)應(yīng)用輸出功率低于其它熱泵系統(tǒng)。其次，該熱泵技術(shù)在低溫環(huán)境下無(wú)法很好地運(yùn)行，假若空氣溫度太低，正常運(yùn)行情況下熱泵壓縮機(jī)會(huì)出現(xiàn)停機(jī)問(wèn)題。因而，只能通過(guò)電機(jī)加熱方式提升環(huán)境溫度。

3.3 太陽(yáng)能熱泵技術(shù)應(yīng)用

（1）太陽(yáng)能熱泵技術(shù)采暖。該熱泵系統(tǒng)是有機(jī)融合太陽(yáng)能使用與熱泵技術(shù)的一種復(fù)合型技術(shù)，其中采暖系統(tǒng)包含太陽(yáng)能即熱器、水泵與蓄熱水箱等集熱系統(tǒng)，還有壓縮機(jī)、熱換器、散熱器與節(jié)流閥等熱泵系統(tǒng)。該采暖系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)在于以少量電能獲得更多的電能熱量，提高低溫?zé)嵩词褂眯?。結(jié)合地源熱泵或者空氣源熱泵系統(tǒng)，可緩解太陽(yáng)能分散與間歇性等難題。

（2）熱泵制冷。相較之太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)，其熱泵制冷系統(tǒng)配置了熱交換器、制冷末端及儲(chǔ)冷水箱等相關(guān)設(shè)備，運(yùn)營(yíng)原理是在壓縮機(jī)作用下制冷劑將初冷水箱中的熱量蒸發(fā)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(shè)備，以此確保室內(nèi)溫度下降。

（3）技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。作為一種清潔型能源，太陽(yáng)能能源是非常豐富的，當(dāng)前很多領(lǐng)域已經(jīng)開(kāi)始廣泛應(yīng)用該能源，太陽(yáng)能熱泵技術(shù)是緩解當(dāng)前能源緊缺問(wèn)題的重要舉措。隨著太陽(yáng)能熱泵技術(shù)的發(fā)展，要采取有效措施解決能源分散與穩(wěn)定性差的問(wèn)題，項(xiàng)目初期有很高的投入，而且生產(chǎn)廠家有不同的標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 污水源熱泵技術(shù)應(yīng)用

城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程中此項(xiàng)技術(shù)形成了，是一種新能源使用技術(shù)。城市污水溫度變化不大，與江河水溫度相比更加穩(wěn)定因而熱能特點(diǎn)比較明顯。污水源熱泵應(yīng)用過(guò)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(jié)能設(shè)備，對(duì)現(xiàn)能源緊缺與環(huán)境污染問(wèn)題有很好的緩解作用。

污水源熱泵系統(tǒng)可很好地回收城市污水廢熱，采用熱泵技術(shù)實(shí)現(xiàn)制冷與供暖，不用配置專(zhuān)門(mén)的鍋爐與冷卻塔等關(guān)鍵設(shè)備。實(shí)際運(yùn)營(yíng)中還不會(huì)對(duì)自然環(huán)境中排放廢水、廢渣與廢氣等污染物，因而有很好的節(jié)能環(huán)保效果?，F(xiàn)階段，該熱泵技術(shù)應(yīng)用還不夠完善，比如污水水質(zhì)處理、堵塞與熱換器污染結(jié)垢等問(wèn)題是亟待解決的。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，當(dāng)前能源緊缺與環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，熱泵技術(shù)節(jié)能效率高，且可應(yīng)用新能源取代傳統(tǒng)能耗大的能源，盡可能減小暖通空調(diào)系統(tǒng)能源耗損，使得資源使用效率大幅度提高，很好地保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。現(xiàn)階段，暖通空調(diào)領(lǐng)域新能源熱泵技術(shù)應(yīng)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(shù)發(fā)展與廣泛應(yīng)用創(chuàng)造更好地環(huán)境。