空气源热泵技术用于建筑供暖的经济性分析

空气源热泵技术用于建筑供暖的经济性分析

张劝劝

北京智信和成机电设备有限公司，北京市 100000

摘要：随着社会和经济的发展，我国的建筑工程建设有了很大进展，其空气源热泵技术也有了很大进展。空气源热泵是一种新的节能环保技术，具有较好的应用发展前景。现就空气源热泵技术难点与应用价值进行研究。

关键词：空气源热泵；技术难点；应用价值

引言

近年来，诸如喷液技术、压缩机中间补气技术、跨临界循环等新技术逐渐得到应用，进一步提升了空气源热泵的运行范围和制热性能，使空气源热泵在北方寒冷地区的供暖应用成为可能。基于空气源热泵的技术特点，采用“煤改电”的方式使用空气源热泵能够在满足国家节能环保要求的同时解决沿线站区的取暖问题，对实现沿线站区供暖热源形式的节能改造具有重要意义。

1空气源热泵

空气源热泵作为一种可再生能源，有结构简单、安装方便、设备可靠性较高、初期投资相对较低、减少温室效应和节能环保等特点。高效节能的空气源热泵技术不仅符合当代低碳环保的发展方向，更符合我国可持续发展的要求。研制适用于北方地区的空气源热泵供暖系统，对降低环境污染和节约能源消耗具有重要的现实意义。

2技术难点

对于空气源热泵技术来说，其在技术应用当中所具有的难点体现在：第一，该技术虽然具有环保、节能的特征，但在供热性能、能力方面也将随着室外温度降低而下降，并因此使其在实际应用当中将受到环境温度的限制，较多地应用在-10℃以上的区域当中，在我国-10℃以下地区则不适合应用该技术；第二，对于普通空气源热泵来说，其具有较低的出水温度，通常在70℃以内；第三，在实际应用当中，空气源热泵的制冷剂大多为氟利昂，该制冷剂对于大气臭氧层将产生破坏，进而导致形成温室效应，且机组在运行中也存在热污染与噪声污染情况。可以说，这部分技术难点的存在，对该技术的进一步应用产生了一定的限制，也是研究当中的重点。目前，研究人员也积极研究出了多种技术，如双级压缩循环、强化补气技术以及喷射增焓技术等，以此使空气源热泵技术在寒冷地区当中的应用成为了可能，也将以此不断拓宽空气源热泵技术的使用范围，使其具有更好的适用性。

3空气源热泵技术用于建筑供暖的经济性

3.1为了克服结霜与化霜的弊病发明无霜空调

空气源热泵冬季制热运行效果，表冷器结霜是必然的物理现象。笔者经多年反复试验研究，最终发明一种液态换热技术，即不让表冷器直接接触空气换热，而是通过防冻液的液膜或防冻液直接与空气换热。早期笔者利用换热水塔通过防冻液换热，一举实现了无霜换热，成功研发出世界第一台液态换热塔式热泵无霜空调系统，冬季采暖效果非常理想。但遇到了一个难题，换热塔喷淋防冻液换热过程中，防冻液微粒随风机漂移出塔外，氯化钙等工业盐类化学防冻液有毒，一旦通过呼吸进入肺部对人体造成伤害，不能应用在喷淋系统之中。环保型防冻液虽然克服了上述对人体有害的问题，但是价格昂贵，无法大面积推广应用。盐水防冻液价格便宜，且对人体无害，但对金属材料腐蚀严重。在研发耐盐水防冻液的表冷器的这个漫长过程中，有些企业竟然利用玻璃钢冷却塔，配置氯化钙类似工业盐这种对人体有害的防冻液构成能源塔热泵，在江南大肆应用。因为，冷却塔是清水喷淋装置，主要应用于中央空调夏季制冷空调冷却水系统中，由于其结构，冷却塔运行时喷淋的防冻液会被风机吹向塔外，并漂浮在大气中。虽然氯化钙无毒，但是在人体会产生有害的化学物质，特别是飘浮在空气中的氯离子，腐蚀性非常强，凡是在氯化钙喷淋塔周边的植物寸草不生，连附近的不锈钢护栏及设施均被腐蚀生锈变色。然而，冷却塔周围上空漂浮着氯化钙颗粒，居住在该塔附近的人群，长期呼吸含有氯化钙漂浮的污染空气，进入人体肺部对人类的身体健康造成威胁。为了让液态换热技术和无霜空调早日服务于人类，笔者经过多年的努力，终于研发成功对人体无害的海盐或食用盐液态换热技术的无霜空调。在耐盐水腐蚀换热材料研究方向，也有重大技术突破。耐盐水腐蚀廉价的表冷器的研发成功，给寒冷地区空气可再生能源利用事业带来福音，这项与现有技术空气源热泵结构一样结构简单、安装方便的无霜空调定会为中国环保事业做出贡献，还人类一个更加美好的蓝天白云。以适应煤改电的需求，不但研发了适应家庭的小型无霜空调，还有广泛应用于任何大型建筑物中的中央无霜热泵空调。

3.2不同空气源热泵能耗比较

不同空气源热泵性能特点和末端采暖形式进行分析可知，R410a和R407c空气源热泵在相对较高的环境温度下运行具有较高的能效比，但当天气寒冷时其能效比下降较快，为保证相同的室内供暖需求，制热能耗将会明显增加，并且室内采用风机盘管将进一步增加系统耗电量，造成了供暖系统较高的供暖能耗。而CO₂空气源热泵出水温度高，在低环境温度下更能凸显其能效比高、制热能耗低的特点，同时末端为暖气片的供暖形式无需耗电即能实现室内供暖，节省了供暖系统末端的能耗，从而在供暖系统的整体节能效果上表现出较大优势。

3.3适用性

适用性方面，其主要体现在：第一，减排环保。从传统燃煤锅炉方式相比，空气源热泵对烟囱、锅炉房等设施的建设进行了节省，在运行当中不会排放出烟气以及燃烧物，不会对环境、大气等产生污染，能够对目前我国发展当中的节能减排要求进行满足；第二，安全运行。在系统运行中，空气源热泵不存在传统燃气、燃油应用当中存在的易燃易爆相关因素，具有安全可靠的运行特点，能够较好的实现无人值守目标。在整个过程中，能够以全自动的方式进行控制，结合温度需求运行、停止相应的设备；第三，适用范围方面。空气源热泵在一年四季都能够运行，且不会受到下雨下雪、夜晚阴天等气候的影响。相关设备类型多样化，规格齐全，能够对不同场所如公寓、家庭、小区的应用需求进行满足。

3.4严寒地区中空气源热泵采暖技术的运用

如何让空气源热泵在严寒地区高效采暖应用，采暖运行费用接近甚至低于燃煤采暖，笔者经过多年的钻研努力，终于在无霜空调的结构和系统应用上，突破了运行费用高于燃煤采暖的瓶颈。成功研发出了蒸发温度自动优化，低气温自适应高效采暖热泵等技术，为严寒大气应用空气源热泵奠定了设备基础。同时又研发出高水温热泵，利用电力部门夜间廉价谷电时段蓄热，经多方技术整合后的无霜空调，可以适应我国东三省寒冷天气高效采暖供热。运行费用在华北地区低于城市集中供热采暖价格，在东三省可与城市集中供热费用吃平。这个突破为国家煤改电政策在我国北方设施空气源热泵采暖的可持续发展，具有一定的节能环保意义。

结语

综上所述，空气源热泵是一种具有较好应用发展前景的技术。在实际技术应用中，需要能够做好其技术应用难点与应用价值的把握，通过对技术不断改进优化，使其能够获得更好的应用。

参考文献

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