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

張妍妍

(山東華宇工學(xué)院，山東 德州 253034)

1 熱泵技術(shù)應(yīng)用原理

1.1 供暖原理

供暖是能源熱泵技術(shù)的主要作用之一。供暖工作主要依靠制冷劑、壓縮器、冷凝器等幾部分相互作用完成。在供暖工作開始前，要做好前期工作。應(yīng)當(dāng)在熱泵系統(tǒng)中的制冷回路中放入適量的制冷劑，為供暖工作提供原料。檢查熱泵系統(tǒng)的電路設(shè)備，因為整個熱泵系統(tǒng)的各個設(shè)備都是通過電流驅(qū)動[1]，在通電之后，壓縮機就開始運轉(zhuǎn)。壓縮機的主要作用是將制冷劑壓縮成高壓高溫氣體，在通電之后就開始高速運行，其在運行過程中所產(chǎn)生的強大吸力會將制冷劑轉(zhuǎn)化吸入壓縮機進行壓縮，并使其成為高溫高壓氣體。冷凝器在供暖過程中主要起到冷凝作用。冷凝器可以使制冷劑成為制冷液體，并將其輸送到蒸發(fā)器中。傳熱系統(tǒng)與蒸發(fā)器是相互連接的，蒸發(fā)器中的制冷液體可以通過壓縮器吸收傳熱系統(tǒng)的熱量，最終實現(xiàn)熱交換。一般情況下，通過熱交換后，會形成90℃的高溫氣體，再通過冷凝器將熱量輸入到空調(diào)的終端。

1.2 制冷原理

熱泵的制冷原理與供暖原理相似。在制冷原理中依然要運用制冷回路。但是在制冷過程中需要借助轉(zhuǎn)換閥來連接空調(diào)的終端和傳熱系統(tǒng)。在制冷過程中傳熱系統(tǒng)并不是與蒸發(fā)器相連，而是與冷凝器相連。在熱交換過程中，主要是通過冷凝器與地下水將室內(nèi)的熱空氣進行連接，實現(xiàn)熱交換。蒸發(fā)器也是制冷環(huán)節(jié)的重要一環(huán)[2]。蒸發(fā)器主要起到吸收熱量的作用，通過不斷的吸收熱量，制冷劑從液態(tài)變成氣態(tài)不斷循環(huán)往復(fù)最終完成制冷過程。新能源熱泵最大的優(yōu)勢就是節(jié)能減排，在制冷過程中熱泵系統(tǒng)會產(chǎn)生大量的余熱，可以利用余熱對生活用水進行加熱，在加熱過程中不僅不會浪費熱量，也不會消耗其他能量。

2 熱泵技術(shù)的特點

2.1 經(jīng)濟性

與傳統(tǒng)的加熱技術(shù)相比，熱泵技術(shù)最大的特點就是經(jīng)濟性。之前利用石油、煤炭作為加熱能源，與新能源熱泵技術(shù)相比，不僅經(jīng)濟成本較高，還是不可再生資源，不符合節(jié)約能源保護環(huán)境的理念，也不利于我國能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整。在企業(yè)中如果還使用石油、煤炭作為加熱原料，不僅會提高企業(yè)的運行成本，還會造成環(huán)境治理成本。采用新能源熱泵技術(shù)能夠提高企業(yè)的利潤，增強企業(yè)的市場競爭力[3]。新能源熱泵技術(shù)在使用過程中也具有經(jīng)濟性，不會受到周圍環(huán)境的影響，更具有便利性。地源熱量的存儲量較大，方便采集和使用。熱泵技術(shù)的投資收益較大，回收期較短。一般情況下，污水源熱泵系統(tǒng)的靜態(tài)回收期為3.5年，動態(tài)回收期為4.1年，內(nèi)部收益率可達21%。因此與傳統(tǒng)暖通空調(diào)的應(yīng)用系統(tǒng)相比，具有較大的經(jīng)濟性。

2.2 環(huán)保性

與其他能源熱泵技術(shù)相比，新能源熱泵技術(shù)更具有環(huán)保性。在傳統(tǒng)供暖模式下，主要采用點供暖的供暖方式，在其他條件不變的情況下，新能源熱泵技術(shù)所造成的污染更小。使用地?zé)崮芄┡姆绞奖冗\用電熱能供暖污染減少60%左右。即使跟環(huán)保性較強的空氣源熱泵技術(shù)相比，地源熱泵技術(shù)所造成的污染也要遠遠減少。環(huán)保性是新能源熱泵技術(shù)最典型的特征，其利用這個優(yōu)勢，在暖通空調(diào)領(lǐng)域不斷擴展。

3 暖通空調(diào)領(lǐng)域新能源熱泵技術(shù)應(yīng)用

3.1 污水源熱泵技術(shù)

污水源熱泵技術(shù)主要采用污水作為供熱原料，實際應(yīng)用效果會受到當(dāng)?shù)匚鬯臏囟取⑽鬯男阅艿纫蛩氐挠绊憽Ｎ鬯男阅茌^好、穩(wěn)定性較高，其能夠發(fā)揮的作用就越大，污水熱泵技術(shù)能夠得到更好的應(yīng)用。污水源熱泵技術(shù)主要是以污水作為冷熱源，采用熱泵原理實現(xiàn)供暖、制冷，為建筑領(lǐng)域提供了更加經(jīng)濟的熱泵技術(shù)。污水源熱泵技術(shù)不僅可以為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益，還可以為國家的節(jié)能減排作出重大貢獻，有效緩解能源短缺、環(huán)境污染等問題。采用污水源熱泵技術(shù)的主要優(yōu)勢有以下幾個方面：第一，污水源熱泵技術(shù)是以城市污水為主要原料，通過該技術(shù)可以對廢水進行回收利用，減少了水資源的浪費[4]。第二，污水源熱泵技術(shù)不僅有加熱的功效，同時還有制冷的功能，運用一項技術(shù)可以達到加熱與制冷的效果，其更具有便利性，同時也節(jié)約了大量的應(yīng)用設(shè)備，為企業(yè)減少成本。第三，污水源熱泵技術(shù)具有環(huán)保性的特點，其在應(yīng)用過程中不會產(chǎn)生污染廢物，也不會破壞周邊環(huán)境。但是目前污水源熱泵技術(shù)在應(yīng)用過程中還存在著一定的缺陷，需要進一步發(fā)展和完善。

3.2 地源熱泵技術(shù)

與傳統(tǒng)的氣泵技術(shù)相比，地源熱泵技術(shù)優(yōu)勢顯著。第一，地源熱泵技術(shù)的工作原理是通過影響土壤的溫度實現(xiàn)供暖和制冷，在應(yīng)用過程中不會破壞地下水的水質(zhì)，也不會污染地下土壤，具有清潔性的特征。第二，地源熱泵技術(shù)在應(yīng)用過程中不僅可以有效完成制冷、供暖工作，還可以保護其他設(shè)備，延長其他設(shè)備的使用壽命，具有很強的經(jīng)濟性。秋冬時節(jié)，暖通空調(diào)領(lǐng)域需要借助地源熱泵技術(shù)開始供暖。地源熱泵以變流器為媒介，將地下熱量輸送到地表，達到加熱的目的。在熱量傳遞的過程中，地面管道周圍的溫度會下降，避免出現(xiàn)管道開裂等問題，延長了管道的使用壽命。夏天，地源熱泵技術(shù)也會應(yīng)用到制冷中，運作原理與供暖相似，都是運用變流器實現(xiàn)能量的交互，地源熱泵會將冷氣產(chǎn)到地表，同時提高管道周圍環(huán)境的溫度，避免管道凍裂，延長管道的使用壽命。

3.3 地下水熱泵技術(shù)

地下水熱泵應(yīng)用技術(shù)和污水源熱泵技術(shù)相似，都是運用水來達到供暖和制冷的效果。但是兩者最大的區(qū)別就是水源不同。污水源熱泵主要是以城市污水為系統(tǒng)運作基礎(chǔ)，而地下水熱泵技術(shù)則是充分利用地下水資源，實現(xiàn)熱量交換。第一，地下深井水的優(yōu)勢是穩(wěn)定性強、性能好，利用地下水實現(xiàn)熱量交換更具有穩(wěn)定性。第二，地下水熱泵不同于其他的設(shè)備，其占地面積小，應(yīng)用方便，故障率比較低?？梢蕴岣吖┡⒅评涞男?，設(shè)備出現(xiàn)故障的概率較低能夠為企業(yè)節(jié)約大量的維修成本。第三，從施工角度看，地下水熱泵技術(shù)施工比較簡單、流程少，施工技術(shù)成熟，施工成本比較低。但是地下水熱泵技術(shù)還存在著一定的弊端，在抽取地下水的過程中如果不重視對地下水的保護，會破壞地下水。在抽取地下水時也容易發(fā)生倒灌等問題，對周圍的環(huán)境產(chǎn)生不利影響。

3.4 太陽能節(jié)能熱泵技術(shù)

太陽能是最清潔、最豐富的能源，取之不盡，用之不竭，因此在暖通空調(diào)領(lǐng)域比較受歡迎。太陽能節(jié)能熱泵技術(shù)是可以充分利用自然條件的一項新能源技術(shù)。太陽能節(jié)能熱泵技術(shù)是以太陽能為能源進行熱量交換，同時該技術(shù)也是暖通空調(diào)領(lǐng)域較為常用的一項技術(shù)。系統(tǒng)在運行過程中主要通過集熱器將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，再通過傳輸設(shè)備將熱能轉(zhuǎn)移到換熱中心換成熱水，輸送到地板，實現(xiàn)供暖效果。