空气源热泵采暖在建筑节能中的应用与前景分析

范 旭 红

(山西四建集团有限公司，山西 太原 030024)



空气源热泵采暖在建筑节能中的应用与前景分析

范 旭 红

(山西四建集团有限公司，山西 太原 030024)

介绍了空气源热泵的工作原理，从节能性、实用性、适用性三个角度，阐述了空气源热泵采暖的特点，并分析了空气源热泵的市场前景，指出在节能减排、绿色环保的要求下，空气源热泵采暖值得推广应用。

空气源热泵，采暖，集中供热，节能

0 引言

随着我国经济迅猛发展，人民生活水平的提高，建筑对能源需求越来越多，标准越来越高。不可再生能源无限制的消耗及能源消耗所产生的废气、废水的排放，尤其是北方农村采暖燃煤不仅造成巨大的能源消耗而且烟气的无组织排放造成了严重的大气污染，环境不断的恶化，这些都引起了政府的高度重视。合理利用清洁环保、可再生能源，提高能源利用率，改进采暖技术、设施，在满足人们生活舒适条件的同时，节能减排已经成为我们解决建筑节能问题的主要任务。高效、节能、环保的空气源热泵采暖逐步受到人们的青睐。

1 空气源热泵的工作原理

空气源热泵技术是基于逆卡诺循环原理实现的，主要是由压缩机、冷凝器、节流机构和蒸发器四个部分组成的。通过低温液态制冷剂在蒸发器中吸收外界空气的热量并汽化成为低温低压蒸汽，被压缩机吸入，经压缩后成为高温高压蒸汽排出，高压汽态制冷剂进入冷凝器后，与被加热的物质进行热交换，放出热量，冷凝液化成高压液体，流经节流机，压力下降为低温低压的液体，再次进入蒸发器，不断的完成蒸发→压缩→冷凝→节流→再蒸发的热力循环过程，从而不断完成热量的转移，实现制热的目的，如图1所示。

2 空气源热泵采暖的应用特点

2.1 节能性

空气作为可再生能源是取之不尽、用之不竭的天然资源。而热泵技术是利用输入少量的电能，从空气中获得高于输入电能2倍～5倍的热能来加热被加热对象，实现供热的目的。空气源热泵工作中吸取空气中的热量是免费的，而输出的热能是以它为主的，根据热泵制热性能系数公式:

其中，Qc=吸收空气中的热量(Qb)+输入功率(Qa)。

从结论中不难看出空气源热泵的节能性是必然的，可见它的运行能效比较高，而普通电热水锅炉的能效比不大于0.95，燃气、燃油锅炉的能效比一般为0.6～0.8，燃煤锅炉的能效比更低，只有0.5～0.7，由此可见,空气源热泵较传统加热方式具有明显的节能优势,是节能的有效途径之一。

2.2 实用性

按照采暖末端装置来区分，采暖方式可分为空调热风采暖、散热器采暖和地板辐射采暖三种。它们有着各自不同的导热方式和节能热舒适性，空调采暖一般为上部送风，热媒温度要求为50 ℃～60 ℃，热气上高下低，要使房间内温度达到18 ℃，消耗的热量较大；散热器采暖传统的供、回水温度为95 ℃/70 ℃,对热泵冷凝温度要求较高，需经过二级压缩提高冷凝温度，增加散热器数量来满足房间采暖热负荷的需求；地板辐射采暖散热均匀换热效果好，不占用房间有效面积，要求供水温度较低(一般热媒温度在40 ℃时即可实现房间设计温度)，对大部分气候区都可以使用空气源热泵为热源。三种供热方式都可以按照不同的技术要求选型空气源热泵使用，均能达到供暖的效果。而较三种方式而言，地板辐射采暖其优点较多，从技术要求、性价比、舒适性等方面综合考虑，更适合与空气源热泵配合使用。同时热泵还可以实现一机多用的功能，在供暖的同时提供生活热水使用，热水温度可实现55 ℃～60 ℃，停暖时也可以单独提供生活热水使用。

2.3 适用性

1)从减排环保方面比较：空气源热泵与传统燃煤锅炉相比，省去了锅炉房和烟囱等的建设，运行时无任何的燃烧物和烟气排放，对大气和环境无任何污染，符合我国目前的节能减排要求。

2)从安全运行方面比较：空气源热泵在整个系统运行中无传统燃油、燃气及燃煤锅炉可能存在的易燃、易爆、中毒等危险因素的存在，运行安全可靠，实现了无人值守，全自动智能控制，根据温度的要求自动进行设备的运行和停止。

3)从适用范围来讲：空气源热泵能够一年四季全天候运行，不受夜晚、阴天、下雨和下雪等各种气候的影响。机型从小型化到模块化规格齐全，可满足家庭、小区及公寓等各种供热场所。以前由于技术上的问题，一般传统的空气源热泵在室外环境温度在-15 ℃～40 ℃范围内才能正常工作，使用范围有其局限性，在寒冷地区室外温度极低时(-15 ℃以下区域)，出现运行能力差的问题。而喷射增焓技术、双级压缩循环、强化补气技术等出现使得寒冷地区使用空气源热泵成为了可能，低温空气源热泵的出现将热泵采暖的使用范围和使用条件推向了一个新的高度。如：康特姆空气源热泵经验证实现了-25 ℃正常运行。

3 市场前景展望

在我国北方地区，集中供热只占了城镇供热的70%，其他为分散供热，虽然城镇化率在不断的增长，但一些农村尤其偏远山区很长时间无法实现集中供热，仍然依靠小煤炉或秸秆供热，给环境带来长期的、大量的污染。每到冬季，雾霾的快速严重化，取暖烟气排放也是重要原因之一。治理环境、节能减排，国家提出了“煤改电”战略，众多城市响应政策，制定了相关的“煤改电”方案，给予政府补贴。而在我国南方地区，冬季环境温度也达到了0 ℃以下，冬季取暖的呼声愈来愈烈，并出台了相关的采暖标准。但城市在前期建设中并未就城市供热问题进行整体的规划，想短期内实现集中、快速供热显然不太可能。综合南北方地区的实际问题和国家节能环保政策的实施，空气源热泵作为众多清洁能源之一，以其高效、节能、环保、适用性广、性价比高等优势脱颖而出，市场广阔。据北京市农委给出的最新消息，2016年空气能热泵改造总量约为15万户，中标企业为72家。各县区招标文件公布的相关数据显示，2016年北京市煤改电市场空气源热泵约145 173台套(未统计密云区)，市场规模较往年增长速度超过50%以上，达到空前规模。目前，山西省也出台了《推进城乡采暖“煤改电”十点工作实施方案》，成为继北京、河北之后，第三个明确十三五期间的“减煤换煤、清洁空气”计划目标和进程的省市。方案中指出，十三五期间，山西省计划完成50万户居民采暖煤改电任务，并且明确了对空气源热泵进行购机补贴和电费补贴，热泵采暖每户最高将获得2万元补贴。

4 结语

空气源热泵采暖在建筑节能中的作用和意义重大，较其他供热方式有着明显的优点，随着热泵技术的研究和进步，性能更趋于完美，面对广阔的发展空间，值得大力推广。

[1] 刘国双.空气源热泵COP值与节能应用探讨[J].山西建筑，2009，35(22)：193-194．

[2] 张新明，贾鲁民，梁怡芳，等.空气源热泵机组原理、性能及影响因素[J]．河北建筑科技学院学报,2002，19(1)：1-2.

[3] 范凤敏.空气源热泵采暖崛起[J].制冷与空调，2014(3):11-12.

The application and prospect analysis on air source heat pump heating in building energy saving

Fan Xuhong

(ShanxiFourthConstructionGroupLimitedCompany,Taiyuan030024,China)

Introduced the working principle of air source heat pump, from the energy saving, practicability, applicability three aspects, elaborated the characteristics of air source heat pump heating, analyzed the market prospects of air source heat pump, pointed out that under the energy saving and emission reduction, green environmental protection requirements, worthy of popularization and application of air source heat pump heating.

air source heat pump, heating, central heating, energy saving

1009-6825(2017)14-0198-02

2017-03-08

范旭红(1979- )，男，工程师

TU201.5

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