探究空氣源熱泵與太陽能耦合采暖系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)

李曉 蔣登輝 胡志鵬

山東省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗研究院 山東濟南 250102

1 空氣源熱泵與太陽能耦合采暖系統(tǒng)簡介

隨著社會經(jīng)濟的進步和科學技術(shù)的發(fā)展，人們的生活質(zhì)量得到了迅速的提升，但同時人們所消耗的能源數(shù)量也隨之增加。當前我國所應(yīng)用的能源多為一次性能源，在應(yīng)用的過程中會產(chǎn)生大量的污染物，目前對于太陽能和風能等清潔能源的應(yīng)用率較低。根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，我國的北方地區(qū)在采暖的過程中所消耗的能源占據(jù)了建筑中耗能的百分之三十五以上。提升采暖效率以及降低能耗，并且重視對清潔能源的應(yīng)用，是未來建筑低能耗發(fā)展的主要趨勢。當前我國城鎮(zhèn)采暖主要采用的是集中供熱，轄區(qū)范圍運用熱電廠的熱水或者蒸汽通過加壓泵來流經(jīng)供熱管網(wǎng)最終達到小區(qū)中的換熱站，接著通過二次循環(huán)泵來流向用戶端的換熱器。集中采暖需要的投資較大且有著較高的運行費用，不管人們是否需要都必須進行全天候的采暖，這樣的采暖方式實際上并不適用于農(nóng)村地區(qū)，因為布置管網(wǎng)需要花費較高的成本，對于這種情況可以采用分布式熱源來達到農(nóng)村采暖的要求。當前我國北方的農(nóng)村地區(qū)主要采用火炕或者散煤來進行采暖，除了能源利用率較低之外，也會排放出較多的污染物，對生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的破壞。為了能夠避免空氣污染，我國采用了多種措施，空氣源熱泵屬于效率很高的采暖技術(shù)，能夠減少能源的消耗并控制污染物的產(chǎn)生，一度成為了清潔采暖的首選技術(shù)?？諝庠礋岜孟囊粐嵜寒a(chǎn)生的熱量等同于四噸散煤產(chǎn)生的熱量，并且不會造成環(huán)境污染，有著十分完善的污染處理技術(shù)。同時，太陽能處于清潔性可再生能源，通過將空氣源熱泵與太陽能進行結(jié)合，組成為空氣熱源泵太陽能耦合采暖系統(tǒng)，能夠有效的提升熱泵蒸發(fā)溫度，從而提升系統(tǒng)的整體制熱性能。

2 空氣源熱泵與太陽能耦合采暖系統(tǒng)的應(yīng)用原理

低壓氣態(tài)冷媒通過壓縮設(shè)備的壓縮后變成為高溫氣體，其沸點會隨著壓力的提升而提升，然后進入到冷凝設(shè)備當中進行液化處理，在釋放出熱量后變成為液體。在放入到蒸發(fā)設(shè)備之前需要通過膨脹閥來降低其壓力，冷媒在獲得壓力的降低后再進入到蒸發(fā)設(shè)備中進行蒸發(fā)，通過對熱量的吸收來轉(zhuǎn)變成為低壓氣體，然后再次進入到壓縮設(shè)備中，從而形成了冷媒循環(huán)系統(tǒng)。空氣源熱泵與太陽能耦合采暖系統(tǒng)主要通過太陽能在作為能源，從而提升系統(tǒng)對熱能的應(yīng)用效率，具體可以將其分為間接和直接膨脹系統(tǒng)。對于直接膨脹系統(tǒng)而言，實際上是在傳統(tǒng)熱泵的蒸發(fā)裝置中加入了回路，太陽能耦合集熱裝置是其中的重要組成部分，相比于傳統(tǒng)集熱裝置而言，該系統(tǒng)的集熱裝置內(nèi)部所使用的是液態(tài)制冷劑，其在集熱裝置中對于太陽能進行吸收，從而變?yōu)闅鈶B(tài)，通過壓縮裝置和冷凝裝置來變?yōu)闊岜醚h(huán)。當陽光充足時集熱裝置中的熱量為主，當陽光較弱時則將熱泵中的蒸發(fā)裝置作為主要的吸熱裝置。相比于直接膨脹式的系統(tǒng)來說，間接膨脹式系統(tǒng)主要采用的是太陽能集熱裝置來保持熱水箱能量，這里將空氣源熱泵作為輔助，僅僅會在太陽能不足的情況下才會使用?？偟膩碚f，直接膨脹式的熱泵效率與集熱裝置本身的性能有著直接的關(guān)系。太陽能熱泵是以熱泵系統(tǒng)的節(jié)能性和高效性為基礎(chǔ)，使得太陽能技術(shù)能夠更好的結(jié)合熱泵技術(shù)，從而提升兩者的系統(tǒng)性能。相比于傳統(tǒng)太陽能供熱系統(tǒng)而言，該系統(tǒng)的主要優(yōu)勢在于可利用廉價低溫集熱裝置，在同樣的熱負荷條件下，太陽能耦合采暖系統(tǒng)所需的裝置容積要更小，且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加的靈活。

3 空氣源熱泵與太陽能耦合采暖系統(tǒng)的應(yīng)用實例分析

當前，空氣源熱泵與太陽能耦合采暖系統(tǒng)已經(jīng)在北京、青島、重慶、長沙等地區(qū)的房屋建筑中進行了測試，通過測試發(fā)現(xiàn)，在我國的華北地區(qū)北部采暖的平均室內(nèi)溫度能夠保持在十八攝氏度以上，基本上達到了建筑節(jié)能設(shè)計效果，使用空氣源熱泵與太陽能耦合采暖系統(tǒng)的平均運行費用為每平米十六元左右，要低于其他種類的采暖方式。例如北京某小區(qū)的項目測試中，建筑面積為八十平方米，采暖時間按照一百二十五天來算，采暖耗電低于兩千度，采暖季度的電費消耗為每平米十五元，這要比同期的壁掛爐散熱裝置采暖費用更低。除了應(yīng)用在采暖方面之外，這項技術(shù)也可以被應(yīng)用到食品加工當中，例如某公司運用這項技術(shù)建立了一套枸杞干燥系統(tǒng)，實現(xiàn)了百分之七十五的節(jié)能和百分之百的減排。通過應(yīng)用這項技術(shù)，不但縮短的脫水干燥的時間，同時也提升了果實商品率，切實提升了食品加工的自動化程度。通過應(yīng)用這項技術(shù)，在提升建筑美感的同時也減少了管道材料的消耗，并降低了熱量的損失，通過空氣源熱本與太陽能耦合采暖系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)精確的溫度濕度控制，大幅度的降低了加工的成本。空氣源熱泵與太陽能耦合采暖系統(tǒng)通過兩種裝置的互補不但是實現(xiàn)了節(jié)能減排，同時也為采暖穩(wěn)定提供了保障，有利于清潔采暖政策的進一步推動。

4 結(jié)語

總而言之，空氣源熱泵屬于效率更高且具備節(jié)能效果的分布采暖系統(tǒng)，而太陽能具備了清潔性和可再生性特征，有著十分豐富的儲備量。通過將這兩者進行結(jié)合不但能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排，同時也增加了可再生能源的利用效率，除此之外也能夠保證采暖穩(wěn)定，是小型主動采暖的重要發(fā)展趨勢。另外一方面，通過應(yīng)用這項技術(shù)，能夠大幅度的降低運行成本，從而增加人們的應(yīng)用熱情，使得清潔采暖政策能夠得到更好的推行和實施。