分析研究暖通空調(diào)領(lǐng)域熱泵技術(shù)應(yīng)用

寇 鵬 邢金成 孫 燕

（1.三星(中國) 投資有限公司，山東 濟(jì)南 250000；2.山東省環(huán)能設(shè)計(jì)院股份有限公司，山東 濟(jì)南 250000；3.山東省方圓經(jīng)緯設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

從目前情況看，我國人口眾多，對能源的需求很大，造成了能源的大量消耗。高樓大廈的建立少不了木材、電能等能源的消耗，而在建筑能源的消耗中，暖通空調(diào)能源的消耗占了大半部分，除此之外，人們對于生活質(zhì)量水平的追求也越來越高，洗澡清潔造成水源和電能的大量消耗。因此，節(jié)能降耗日益?zhèn)涫荜P(guān)注。

1 熱泵技術(shù)

從目前的發(fā)展情況來看，我國在熱泵技術(shù)有很深的研究和考察，達(dá)到了節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的目的，順應(yīng)了時(shí)代的可持續(xù)發(fā)展，是一種很全能的制熱裝置。值得注意的是空氣源熱泵有安裝快捷方便的優(yōu)點(diǎn)，但也有熱力受到室內(nèi)外溫差較大的影響，會(huì)隨著季節(jié)溫度的變化隨之變化。水源熱泵和土壤源熱泵兩者稱之為地源熱泵系統(tǒng)，在冬季，從大地汲取熱量，夏季從大地汲取冷量，再由熱泵機(jī)組向建筑物提供冷熱實(shí)現(xiàn)節(jié)能，而我國現(xiàn)在情況，對于土壤源熱泵還在進(jìn)行研究，通過進(jìn)行地下埋管試驗(yàn)，才測量出傳熱數(shù)據(jù)等相關(guān)信息，為之后系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行積累一些實(shí)際考量經(jīng)驗(yàn)結(jié)果。

2 熱泵系統(tǒng)的基本原理及特點(diǎn)

2.1 空氣源熱泵

（1） 空氣源熱泵的工作原理?？諝庠礋岜迷跓岜孟到y(tǒng)中的主要作用為對制冷系統(tǒng)中的制冷劑流動(dòng)方向進(jìn)行改變。在電力壓縮機(jī)的作用下，讓制冷劑在室內(nèi)、外換熱器、蒸發(fā)器以及冷凝器中進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)，這個(gè)逆向流動(dòng)的過程就是將室內(nèi)、外冷、熱空氣進(jìn)行轉(zhuǎn)換的過程。在夏季室內(nèi)空氣熱度較大時(shí)，可以利用熱泵系統(tǒng)的空氣源熱泵將室內(nèi)的熱氣排放到室外，進(jìn)而達(dá)到制冷的效果。（2） 空氣源熱泵的特點(diǎn)?？諝庠礋岜迷趹?yīng)用的過程中，表現(xiàn)出很好的應(yīng)用優(yōu)勢，集中體現(xiàn)在節(jié)能環(huán)保、安裝便捷以及安全性能高等方面。但是隨著空氣源熱泵應(yīng)用范圍的逐漸擴(kuò)大，在實(shí)際應(yīng)用中可以發(fā)現(xiàn)，空氣源熱泵的運(yùn)行特點(diǎn)決定了其自身的制冷性能和供暖性能，還會(huì)受到安裝區(qū)域氣候和季節(jié)的影響。就北方地區(qū)來說，冬夏兩季的氣候差異較大，在冬季空氣源熱泵安裝在室外部分的換熱器會(huì)在冷空氣的作用下，表層會(huì)產(chǎn)生薄霜。這無疑會(huì)對空氣源熱泵的供暖性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響。空氣源熱泵在運(yùn)行的過程中，一旦運(yùn)行環(huán)境的溫度較低，就會(huì)使性能下降，同時(shí)還會(huì)消耗大量的能源，對空氣源熱泵的環(huán)保性能和節(jié)能性能帶來嚴(yán)重影響。

2.2 地源熱泵

（1） 地下水源熱泵的特點(diǎn)。地下水源熱泵開發(fā)周期短、技術(shù)難度低，適用于地下水較豐富的地區(qū)。它是靠大量集中抽取地下水，換熱后，回灌于地下；過度抽取會(huì)引起地面沉降；回灌過程處理不好，會(huì)污染地下水；需要打試驗(yàn)井來確定地下含水層和取水層，確定出水量和回灌量，進(jìn)而確定井群數(shù)。（2） 地表水源熱泵系統(tǒng)的特點(diǎn)。地表水源熱泵系統(tǒng)是利用江、河、湖、海、水庫等水體作為熱泵冷熱源，利用水下的熱交換器與地表水進(jìn)行地?zé)崮芙粨Q。地表水源熱泵受地質(zhì)條件限制，但全面調(diào)查水體參數(shù)資料有一定的難度。

3 熱泵技術(shù)在暖通空調(diào)中的應(yīng)用

3.1 空氣源熱泵的選擇

空氣源熱泵在實(shí)際運(yùn)行的過程中，是將空氣作為低溫?zé)嵩?，再在壓縮機(jī)的作用下，實(shí)現(xiàn)空氣的集熱，進(jìn)而提升空氣的整體熱度，為供暖和熱水供應(yīng)提供熱源。就當(dāng)前的應(yīng)用情況來看，較為常用的熱泵系統(tǒng)有分體式熱泵空調(diào)機(jī)和大型風(fēng)冷熱泵機(jī)組等，這些機(jī)組在大型辦公場所、運(yùn)動(dòng)館以及圖書館等地較為常用。通常的作用是供暖或者提供熱水。由于空氣源熱泵的主要熱源為空氣，在氣候較為寒冷的北方，冬季氣溫往往處于零度以下，空氣熱源泵很難發(fā)揮供暖作用。

3.2 地下水源熱泵的選擇

地下水源熱泵指的是充分利用該區(qū)域的地下水源進(jìn)行取暖和制冷，我們還可以將其稱之為深井回灌式水源熱泵。該項(xiàng)技術(shù)并不是新提出的環(huán)保技術(shù)，而是在上個(gè)世紀(jì)90 年代的紡織廠中就已經(jīng)采用深井回灌技術(shù)，對廠房的溫度和濕度進(jìn)行有效控制。為此，在采用該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行暖通空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)，需要保證該區(qū)域具有充足的電能和地下水資源。

3.3 地表水源熱泵的選擇

地表水源熱泵指的是將地表水作為低溫?zé)嵩吹呐ㄔO(shè)計(jì)。地表水源熱泵在運(yùn)行的過程中，對地表水的水流速度、地表的水量以及地表水溫度均有較高的要求。在對以往的地表水源熱泵應(yīng)用的過程中，地表水源泵比較適用于海濱城市，具有附近水域較大，且水溫在零度以上等特點(diǎn)。但是地表水源熱泵中的換熱器在運(yùn)行的過程中會(huì)威脅到水體生態(tài)環(huán)境，這就要求相關(guān)的安裝人員具備一定的專業(yè)能力，能夠?qū)Q熱器對水體生態(tài)環(huán)境的影響降至最低，避免出現(xiàn)大范圍污染。在地表水源熱泵是將水源直接抽取到熱泵機(jī)組中，進(jìn)行熱能轉(zhuǎn)換的過程，這種運(yùn)行模式下，一旦水體中含有大量的雜物，必定會(huì)造成熱泵機(jī)組損壞，嚴(yán)重的還可能對機(jī)組的元件造成腐蝕。為此，在進(jìn)行地表水源熱泵安裝時(shí)，需要對區(qū)域水源情況、環(huán)境特點(diǎn)以及氣候條件等進(jìn)行全面思考。

熱泵技術(shù)是在暖通空調(diào)能源消耗較大，對環(huán)境造成嚴(yán)重影響的基礎(chǔ)上，所研發(fā)的一種新型供暖技術(shù)。熱泵技術(shù)的有效應(yīng)用，不僅可以提升暖通空調(diào)的供暖性能和制冷性能，還能同時(shí)降低能源的消耗量，提升暖通空調(diào)的整體環(huán)保性能。熱泵技術(shù)包含多種類型，在安裝的過程中，需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境以及區(qū)域經(jīng)濟(jì)特征，進(jìn)行全面考慮之后，選擇適當(dāng)?shù)臒岜眉夹g(shù)，進(jìn)而達(dá)到提升暖通空調(diào)環(huán)保性能和節(jié)能性能的目的。