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

吳躍生

（蘇州工業(yè)設(shè)備安裝集團(tuán)有限公司，江蘇 蘇州215004）

1 引言

熱泵技術(shù)本質(zhì)上作為一種增加熱量的裝置，熱泵能夠輸送熱量，使其從低溫環(huán)境送至高溫區(qū)域。熱泵技術(shù)自身運(yùn)行時(shí)消耗部分能源，有效挖掘環(huán)境介質(zhì)中儲(chǔ)存的能量，綜合利用溫度，降低熱泵裝置的功耗，使其供熱量消耗降至原有的1/3，成為熱泵節(jié)能應(yīng)用的關(guān)鍵。熱泵與制冷2個(gè)程序具有相同原理，其系統(tǒng)設(shè)備組成與應(yīng)用性能具有一致性。

2 熱泵原理及特點(diǎn)

2.1 制冷

熱泵系統(tǒng)的制冷運(yùn)行原理等同加熱過(guò)程。一般情況下，制冷劑回路維持不變，調(diào)整轉(zhuǎn)換閥，連接室內(nèi)空調(diào)終端與傳熱2個(gè)系統(tǒng)。在室內(nèi)空調(diào)后方位置，將原設(shè)冷凝器更換為蒸發(fā)器，讓室內(nèi)熱源傳熱系統(tǒng)與冷凝器端口相互連接。地源熱泵制冷程序的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，借助冷凝器與地下水2種資源完成空氣熱量交換。蒸發(fā)器在持續(xù)吸收熱量基礎(chǔ)上，制冷劑發(fā)生了液體向氣體的轉(zhuǎn)化過(guò)程，通過(guò)循環(huán)重復(fù)實(shí)現(xiàn)熱交換程序，達(dá)成制冷效果。地面源熱泵在制冷期間交換出的余熱能量，可用于生活用水所需的熱能，廢水加熱生活用水，能夠顯著減少能量消耗，保障熱量獲得充分利用。

2.2 供暖

在供暖系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)在制冷系統(tǒng)中增添制冷劑。在壓縮機(jī)連接電能運(yùn)行時(shí)，具有較大吸力，保障壓縮機(jī)高速運(yùn)行狀態(tài)。壓縮機(jī)吸入制冷劑氣體，將其壓縮成高壓高溫氣態(tài)物質(zhì)。在冷凝器完成水溫度調(diào)整的基礎(chǔ)上，將氣態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成制冷劑液體，具有中等壓力與溫度，繼而將此液體輸送至蒸發(fā)器。相連室內(nèi)傳熱與蒸發(fā)器2個(gè)系統(tǒng)，讓地下熱能順利抵達(dá)蒸發(fā)器。蒸發(fā)器系統(tǒng)中的制冷劑能夠有效吸收地下水的各種熱量，再經(jīng)壓縮機(jī)完成熱量吸收，達(dá)到熱交換效果。在壓縮機(jī)完成處理的基礎(chǔ)上，獲得了溫度為90℃的高溫氣體。在冷凝器完成冷卻的過(guò)程中，有效完成熱量傳輸工作，使其到達(dá)冷凝器，經(jīng)由空調(diào)終端完成供暖【1】。

2.3 熱泵技術(shù)

熱泵技術(shù)的運(yùn)維成本較小，傳統(tǒng)燃?xì)?、燃料、燃?種鍋爐，在實(shí)際運(yùn)行期間，原料成本占較大比例，地源熱泵技術(shù)中較多應(yīng)用的能源來(lái)自地表水源、土壤源，運(yùn)行成本較低，大概是普通空調(diào)運(yùn)行成本的1/2。熱泵技術(shù)在各類(lèi)加熱設(shè)備中，占據(jù)比例范圍為30%～70%，有效節(jié)約運(yùn)行成本，提升能源利用效率，保障運(yùn)行效率。熱泵技術(shù)的加熱能力，其系數(shù)范圍取值為[3.5，4.4]，相比傳統(tǒng)空氣來(lái)源，熱泵技術(shù)的加熱能力要增加至少2.5倍，相比燃料鍋爐可節(jié)約至少1/2的能源。能夠同時(shí)運(yùn)行制冷、供暖、熱水3個(gè)系統(tǒng)，減少多次作業(yè)、優(yōu)化初期投入成本，保障運(yùn)行安全，保持系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，有效控制燃燒產(chǎn)品的排放，降低生態(tài)污染。

3 新能源融合在暖通空調(diào)中的不足

設(shè)計(jì)人員尚未有效認(rèn)知暖通空調(diào)設(shè)計(jì)規(guī)范內(nèi)容的重要性。設(shè)計(jì)人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的認(rèn)知程度，以此保障暖通空調(diào)設(shè)計(jì)工作的規(guī)范性，保障暖通工程作業(yè)的有序完成。然而，在實(shí)際工程建設(shè)過(guò)程中，部分設(shè)計(jì)人員尚未全面認(rèn)知新能源基本技術(shù)的應(yīng)用規(guī)范，造成暖通空調(diào)在設(shè)計(jì)工作方面存在諸多不足，嚴(yán)重影響后續(xù)作業(yè)與暖通工程的運(yùn)行。例如，防火閥設(shè)計(jì)工作中，在穿越防火墻作業(yè)項(xiàng)目中，尚未重視防火閥應(yīng)用，造成較為嚴(yán)重的工程安全隱患問(wèn)題。

暖通空調(diào)設(shè)計(jì)存在運(yùn)行不科學(xué)的問(wèn)題。暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作具有煩瑣性，增加了暖通空調(diào)安裝工作的難度。例如，部分暖通在設(shè)計(jì)通道時(shí)，采用的設(shè)計(jì)方式為雙側(cè)連接，一側(cè)連接室內(nèi)房間，另一側(cè)連接樓梯。此種連接方式并未遵循暖通設(shè)計(jì)的相關(guān)原則，存在一定安全隱患問(wèn)題。如若發(fā)生故障問(wèn)題，極易影響散熱器、換熱器等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

暖通空調(diào)設(shè)計(jì)工作系統(tǒng)性不足。暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)工作涉及較多方向，包括煙氣排放、風(fēng)資源排放、供暖等，一旦設(shè)計(jì)工作存在疏漏，危及整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效果。系統(tǒng)性不足逐漸成為國(guó)內(nèi)暖通設(shè)計(jì)工作較為常見(jiàn)的問(wèn)題，造成暖通空調(diào)運(yùn)行不暢事件頻發(fā)，為后續(xù)應(yīng)用與運(yùn)維留下多重隱患。

4 新能源融合在暖通空調(diào)中的應(yīng)用方法

4.1 太陽(yáng)能

太陽(yáng)能具有再生性、總量基數(shù)大、應(yīng)用無(wú)節(jié)制等優(yōu)勢(shì)。太陽(yáng)能作為新型資源，可融合于暖通空調(diào)設(shè)計(jì)工作中，以此踐行環(huán)保與節(jié)能減排的綜合理念?，F(xiàn)階段，太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)應(yīng)用較為廣泛，科學(xué)設(shè)置了運(yùn)動(dòng)集熱器內(nèi)在的加熱設(shè)備，完成了太陽(yáng)能向熱能的轉(zhuǎn)化程序。繼而開(kāi)展熱能處理，將熱能輸送至換熱中心位置，將其轉(zhuǎn)化為高溫液態(tài)水資源，使其供給地板加熱系統(tǒng)。借助室內(nèi)溫度，調(diào)動(dòng)太陽(yáng)能加熱能力。在下雨天氣時(shí)，太陽(yáng)能獲取能力不佳，應(yīng)采取氣體輔助方式，達(dá)到能源節(jié)約效果，提升人們生活舒適感，改善熱水供應(yīng)的能耗問(wèn)題，提升人們生活便利性【2】。太陽(yáng)能熱泵原理如圖1所示。

圖1 太陽(yáng)能熱泵原理圖

4.2 地源

地源熱泵技術(shù)，其應(yīng)用功能為制冷與供暖，其運(yùn)行優(yōu)勢(shì)為耗能較低、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。相比傳統(tǒng)氣源熱泵技術(shù)，其應(yīng)用程序是利用土壤溫度來(lái)完成加熱與冷卻，減少了對(duì)地表與地下水資源產(chǎn)生負(fù)面影響。散熱與采熱操作，尚不具備環(huán)境影響作用。秋冬時(shí)節(jié)，地源熱泵技術(shù)經(jīng)由變流器完成了地下熱量向地面的傳輸過(guò)程，提升了加熱效果。與此同時(shí)，此技術(shù)有效調(diào)整了地面管道及其周邊的溫度，延長(zhǎng)了管道的應(yīng)用周期。在夏季，地源熱泵技術(shù)有效調(diào)節(jié)了地面熱量，適時(shí)調(diào)整了地下管道周邊的溫度，使地面溫度獲得了降低，達(dá)到制冷效果。

4.3 污水源

污水源熱泵技術(shù)，作為暖通空調(diào)運(yùn)行介質(zhì)時(shí)，其應(yīng)用效果取決于全年污水溫度的變化幅度、污水穩(wěn)定能、熱能特性等方面，如若溫度變化幅度較小，穩(wěn)定性與熱能特性俱佳，能夠?yàn)榕照{(diào)提供能源。污水源熱泵的運(yùn)行介質(zhì)主要是冷熱源。借助熱泵運(yùn)行理念，在建筑冷暖系統(tǒng)中增設(shè)節(jié)能應(yīng)用設(shè)備，以此達(dá)成節(jié)能減排的運(yùn)行效果，緩解現(xiàn)階段的資源緊張、能源稀缺等問(wèn)題，提升人們居住舒適度【3】。

污水源作為暖通空調(diào)技術(shù)的新能源，其有效提升了城市污水的利用效率。借助熱泵技術(shù)，有效提升降溫的調(diào)整效果，達(dá)成加熱的應(yīng)用目標(biāo)，有效節(jié)約設(shè)備的運(yùn)行與應(yīng)用，不會(huì)對(duì)外界環(huán)境造成污染問(wèn)題。然而，污水源熱泵技術(shù)在應(yīng)用期間，存在諸多技術(shù)問(wèn)題，尚需解決，如污水成分處理、換熱器凈化處理、水垢清除等。污水熱能回收設(shè)備如圖2所示。

圖2 污水熱能回收機(jī)

4.4 通風(fēng)

自然風(fēng)資源在流動(dòng)期間，有助于分散熱量的集中效果，達(dá)成降溫利用效果。將風(fēng)能作為新能源，融合于暖通空調(diào)工程中，將自然風(fēng)輸送至熱泵系統(tǒng)的管道中，借助流動(dòng)風(fēng)達(dá)到熱量分散效果。與此同時(shí)，自然通風(fēng)有效改善空氣質(zhì)量，且不存在空氣污染問(wèn)題，環(huán)保性極佳。通風(fēng)熱泵技術(shù)在運(yùn)行期間，應(yīng)綜合建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為風(fēng)能資源綜合利用奠定基礎(chǔ)條件。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，國(guó)內(nèi)人們生活質(zhì)量逐漸獲得了提升，促進(jìn)人們加強(qiáng)生態(tài)資源保護(hù)。為此，新能源技術(shù)逐漸滲透在各個(gè)行業(yè)中，以能耗較大地區(qū)為主。設(shè)計(jì)人員應(yīng)秉承能源發(fā)展、環(huán)境保護(hù)的綜合理念，努力探索新能源融合熱泵技術(shù)，提升暖通空調(diào)的節(jié)能效果，科學(xué)應(yīng)用材料與設(shè)備，使其順應(yīng)暖通工程應(yīng)用的各項(xiàng)需求，以此改善供暖系統(tǒng)運(yùn)行的諸多問(wèn)題，達(dá)到系統(tǒng)應(yīng)用與生態(tài)環(huán)境的和諧效果。