热泵与建筑节能

80内蒙古石油化工2014年第2期热泵与建筑节能郝瑞宇,桑雨晨(内蒙古轻化工业设计院,内蒙古呼和浩特010010)摘要:通过比较热泵系統与传统朱暖空调系统的运行费用及能源利用情况,说明了热泵在节能环保运行方面具有较大优势。虽然地源热泵的应用受到一些制约因素的影响,但作为一项节能新技术,地源热泵必将拥有广阔的应用前景。关键词:热泵;供热;空调;节能中图分类号:TE351文献标识码:A文章编号:1006-798(201402-0080021热泵及其节能环保原理行循环的封闭加压环路,是一个可供选择加热生活热泵是能有效节省能源减少大气污染及碳排热水的环路。对于夏季工况,该循环可充分利用冷凝放的供热和空调新技术。热泵通(制冷机)过耗电做器排放的热量,不消耗额外的能量而得到热水供应;功使热量从低温介质流向高温介质。建筑空调系统在冬季,其耗能也大大低于电热水器。不同类型的热般应满足冬季的供热和夏季制冷两种相反的要泵,其制冷剂环路和室内环路基本相同,但其低温热求,传统的空调系统通常需分别设置冷源(制冷机)源换热环路各有不同。如分体空调的室外机是空气和热源(锅炉)。如果让传统的空调系统在冬季以热源热泵的低温热源换热环路,而地热换热器则是地泵的模式运行,则可以省去锅炉和锅炉房,不但节省源热泵的低温热源换热环路。了初期投资,而且全年仅采用电力这种清洁能源,还21空气源热泵能大大减轻供暖造成的大气污染问题。热源可以通空气源热泵以室外空气为一个热源。在供热工过直接燃烧燃料(石油、天然气)产生热量,并通过若况下将室外空气作为低温热源,从室外空气中吸收干个传热环节最终为设备和建筑供热。在锅炉和供热量经热泵提高温度送人室内供暖;其性能系数热管线没有热损失的理想情况下,一次能源利用率(COP)一般在2~3。空气源热泵系统简单,初投资较最高可达100%。但是,燃烧燃料通常会产生1400~低。空气源(风冷)热泵目前的产品主要是家用热泵1900c的高温,是高品位的热能而建筑供热最终需空调器商用单元式热泵空调机组和风冷热泵冷热要的是低品位的热能这就是说直接燃烧燃料为建水机组。筑供热意味着大量可用能的损失。如果先利用燃烧空气源热泵的主要缺点是在夏季高温和冬季寒燃料产生的高温热能发电,然后利用电能驱动热泵冷天气时热泵的效率大大降低。此外,其所必需的室从周围环境中吸收低品位的热能适当提高温度再外机或冷却塔对建筑物有一定的影响或损坏作用。向设备和建筑供热,就可以充分利用燃料中的高品空气源热泵的制热量随室外空气温度降低而减少,位能量,大大降低用于供热的一次能源消耗供热用这与建筑热负荷需求趋势正好相反。因此当室外空热泵的性能系数,即供热量与消耗的电能之比,现在气温度低于热泵工作的平衡点温度时,需要用电或可达到3~4。而用电阻加热设备把电能转化为热能其他辅助热源对空气进行加热。而且,在供热工况下的性能系数为1热泵利用的低温热源通常可以来自空气源热泵的蒸发器上会结箱,需要定期除霜,这也环境(大气、地表水和大地)或各种废热。应该指出,消耗大量的能量。在寒冷地区和高湿度地区热泵蒸由热泵从这些热源吸收的热量属于可再生的能源。发器的结霜可成为较大的技术障碍。在夏季高温天2热泵系统技术特点气,由于其制冷量随室外空气温度升高而降低,同样热泵空调系统通常由制冷剂环路、室内环路和可能导致系统不能正常工作。空气源热泵不适用于低温热源换热环路等环路组成。有的还设有加热生寒冷地区,在冬季气候较温和的地区,如我国长江中活热水的环路。将水从生活热水箱送到冷凝器去进下游地区,已中国煤化工CNMHG收稿日期:2013-12-282014年第2期郝瑞宇等热泵与建筑节能812.2地源热泵耗以外,由于在大型电站中集中燃烧矿物燃料发电另一种热泵利用大地(土壤、地层、地下水)作为有利于采用先进技术除去或减少燃烧产物中的粉热源,可以称之为“地源热泵”由于较深的地层中在尘、SO2和NOx等大气污染物,采用电动热泵供热未受干扰的情况下常年保持恒定的温度,远高于冬与分散的锅炉房供热相比还可以大大减少燃煤产生季的室外温度,又低于夏季的室外温度,因此地源热的大气污染泵可克服空气源热泵的技术障碍,且效率大大提高。如地源热泵冬季把大地中的热量升高温度后对此外,冬季通过热泵把大地中的热量升高温度后对建筑物供热,同时使大地的温度降低,即储存了冷建筑供热,同时使大地中的温度降低,即蓄存了冷量,可供夏季使用;夏季通过热泵把建筑物中的热量量,可供夏季使用;夏季通过热泵把建筑物中的热量传输给大地,对建筑物降温,同时在大地中储存的热传输给大地,对建筑物降温,同时在大地中蓄存热量量以供冬季使用。这样大地就起到了蓄能器的作用,以供冬季使用。这样在地源热泵系统中大地起到了进一步提高了空调系统全年的能源利用效率蓄能器的作用,进一步提高了空调系统全年的能源如上所述,地源热泵用地热换热器作为低温热利用效率源环路,不需要冷却塔和室外热交换装置;用制冷机地源热泵系统在运行费用方面有明显优势,但组(热泵)取代了锅炉。因此对于建筑师来说,地源热同时也有一些不利因素这些因素制约了地源热泵泵供热空调系统还有一个重要的优点,就是去除了的快速普及。其中最主要的制约因素是初投资较大,传统空调系统所需的锅炉房和冷却塔。这些设施对地源热泵的初投资不仅包括传统空调系统所需的地建筑空间的需求和限制,往往成为建筑师的难题。而面上管路和设备的投资,还包括埋地盘管投资、埋地地源热泵空调系统没有室外设施,对建筑物的外观盘管敷设投资以及购买敷设盘管所需土地的使用权无影响。因此这一技术特别适用于景观性建筑、古建或所有权的投资。另一个制约地源热泵普及的重要筑以及难以设置冷却塔的空调项目,有利于保护这因素是技术不是十分完善比如,由于各地的地质结些建筑的立面及周边环境不被破坏,解决无处设置构相差很大,造成埋地盘管与土壤间的换热系数也冷却塔或锅炉房的问题。相差很大这在设计埋地盘管长度时将产生问题:若传统空调的运行费用远高于地源热泵系统,而埋地盘管设计过长,将会造成大量初投资浪费;若设电加热器的效率低取暖面积十分有限,且用电负荷计过短,不但满足不了设计工况要求,还可能造成设波动大给电网造成较大峰谷差。城市中心区、旧城改备损坏。除此之外,还有管路防冻液的选取,变工况造区、风景名胜区等区域新增加的热负荷,利用原有运行等问题需解决。不过,地源热泵不足之处目前已集中供热系统无法提供所需的热量,而限于这些区得到部分解决。如混合型地源热泵系统即较好地解域安全及环境保护等特殊要求又不宜新增小型锅炉决了初投资高和埋地盘管长度设计困难等问题。由房等一次能源为燃料的热源。利用热泵系统不仅可于在许多大型地源热泵的应用中,制冷所需的埋地以作为建筑物夏季空调及冬季采暖的冷热源,而且盘管长度要远大于加热所需的盘管长度。在这种情能源利用率高,无环境污染,实现了建筑节能,符合况下,为降低初投资可用冷却塔代替一部分埋地盘国家节能及环保的方针政策。当前,我国经济高速增管,即混合型地源热泵系统冷却塔只在冷负荷大于长,能源消耗量不断增加,供需日趋紧张,价格持续埋地盘管所能提供的冷负荷时才投人运行,其作用上涨,使用热泵的节能、低运行费用的优势将越来越与埋地盘管类似,只不过冷却塔是将室内的热量排明显。随着热泵技术不断成熟,设备系统使用量的增到大气中去,而埋地盘管是排到大地中去。加,其初期投资成本将不断下降。热泵系统必将拥有3热泵的前景展望广阔的市场前景热泵是减少CO2排放量的最经济有效的技术。参考文献]现在全世界约有1.3亿台热泵在运行,总供热量约[1]陆亚俊,暖通空调(第二版).中国建筑工业出为每年4.7×109GJ,每年减少CO2排放量约为1.3版社亿吨。随着热泵技术的进一步改进和发电效率的进[2]孙丽颗,马最良,暖通空调新技术,中国建筑步提高,采用热泵技术供热使全世界CO2排放量工业出"V凵中国煤化工减少16%是有可能的.因此,它是建筑节能和减少[3]赵军,CNMH(建筑节能应用CO2排放的关键技术之一。除了减少矿物燃料的消中国建筑工业出版社