空氣能熱泵技術在建筑節能中的應用

　　空氣能熱泵是指通過空氣換熱器與室外空氣換熱制取冷(熱)量的熱泵系統。空氣能熱泵是目前應用最廣泛的系統，鑒于其使用量巨大，提高其能效水平將是建筑節能的重要措施。故自2004年起，我國已頒布實施了房間空調器、單元式空調機、冷水機組的能效標準;數量日益增長的變頻式空調器和多聯機等空氣能熱泵產品的能效標準也已形成報批稿，不久將頒布實施。與其他熱泵相比，空氣能熱泵的主要優點就在于其熱源獲取的便利性。只要有適當的安裝空問，并且該空間具有良好的獲取空氣的能力，該建筑便具備了安裝空氣能熱泵的基本條件。然而任何一類熱泵都有其最佳的適用場合和條件。我們倡導因地制宜使用熱泵，以推進熱泵技術的健康發展，實現其真正意義上的節能減排。從技術層面上講，欲擴大空氣能熱泵的應用地域，需要面對的核心技術主要為”高效，除霜，低溫“.只要解決好上述3個問題，空氣能熱泵的適用性將得到很大的提高。在我國的長江以北，隴海鐵路以北，甚至在黃河中下游流域的寒冷地區也會得到廣泛地推廣使用。

空氣能熱泵技術原理

　　用熱泵原理制取生活熱水是當前最為節能環保的手段，也是最為安全、可靠、簡便的熱水設備，而空氣能熱泵熱水機則是當今世界上開拓利用新能源最好的設備之一，是繼燃氣(油)熱水器、電熱水器和太陽能熱水器之后的第四代熱水制取裝置。在熱泵熱水機組的研發中，廣泛使用了熱回收的技術。

　　熱回收技術

　　熱回收技術就是通過一定的方式將冷水機組運行過程中排向外界的大量廢熱回收再利用，作為用戶的最終熱源或初級熱源。如圖1所示，壓縮機排出的高溫高壓氣態制冷劑先進入熱回收器，放出熱量加熱生活用水(或其他氣液態物質)，再經過冷凝器和膨脹閥，在蒸發器吸收被冷卻介質的熱量，成為低溫低壓的氣態制冷劑，返回壓縮機。圖1中熱回收器便是熱量回收的載體，起著熱量回收和轉移的作用。

　　根據冷水機組通常的使用場所，一般以水作為熱量回收的媒介，在此以制取免費生活熱水為例展開討論，見圖2.熱回收技術原理可知，熱回收器里通過的是高溫高壓的氣態制冷劑(溫度約70~85℃)，在高溫高壓制冷劑通過熱回收器的同時，利用循環水泵將常溫的水送入熱回收器，在熱回收器里水與高溫制冷劑蒸汽進行熱交換，制冷劑被冷凝的同時水被升溫，然后返回熱水儲存箱，水泵再次從儲存箱中將水送入熱回收器進行循環加熱，使熱水溫度進一步升高。儲存箱中的水經熱回收器多次熱交換，最終達到客戶要求的水溫(55~60℃)。當熱水溫度達到設定值時，循環水泵停止工作。

　　用戶通過熱水閥自儲存箱中提取生活熱水，一旦水箱中水位降低補水裝置則自動補水，此時水溫開始下降。當水溫降到低于設定值時，熱水循環泵自行啟動運轉，再次通過熱回收器對儲存箱的水進行循環加熱(前提是冷水機組在運行中)，這樣就確保儲存箱中的熱水溫度維持在相對恒定的范圍內。針對熱回收器回收熱量的多少，熱回收又可以分為部分熱回收和全部熱回收。其中，部分熱回收只能回收冷水機組排放的部分熱量，全部熱回收基本回收了系統排入環境中的全部熱量。通過熱回收技術的應用，一方面減少了冷水機組運行過程中排放的大量余熱，降低了對環境的廢熱污染;另一方面，由于制取免費的生活熱水，降低了對鍋爐、電加熱器等傳統加熱設備的過度依賴，同時，對液態制冷劑的進一步過冷作用，提高了冷水機組的能效比，改善了機組的運行條件，并提高了機組的運行壽命，整體上降低了企業的綜合運營成本。

　　一般普通的集中空調系統，特別是空氣能中央空調系統總會把大量的空調冷凝熱直接排入大氣，造成了極大的能源浪費，并且對周圍環境造成了極大的污染，不但增加了城市的”熱島效應“,惡化了城市的大氣環境，而且進一步加劇全球氣候變暖。與此同時，對于高層住宅建筑來說，建筑物又需要大量的生活熱水供應，特別是酒店、賓館等娛樂性建筑，生活熱水的需求量越來越大，加熱生活熱水所需的熱量也越來越多。因此，從節能的角度來看，空氣能熱泵+熱回收技術組成的空氣能熱泵熱水機組必將在我國得到社會的廣泛認同和應用。

　　空氣能熱泵熱水機組根據能量守恒原理，把空調房間的熱量轉移到水中，進行二次有效利用：一方面避免了空調冷凝排熱對環境造成的影響;另一方面節約了加熱生活熱水的運行費用，可謂一舉兩得。

　　空氣能熱泵由于其在初投資，運行費用及環保等方面具有很大的優勢，因此，在不同的地域得到越來越廣泛的應用，并取得了較好的節約效果。但其在低溫環境下(我國的寒冷地區)的應用卻因為制熱量衰減過多、需要帶電輔助加熱、制熱COP降低、內機或熱水機出風(水)溫度過低、壓縮機能力或熱交換器的能力得不到充分利用等狀況受到了很大的限制。

　　近年來，在國內外熱泵研究人員的不懈努力下，用于低環境溫度下的空氣能熱泵技術取得了突破性的進展，其產品在工程中的應用也愈來愈多。日本是當前世界上特別注重發展空氣能熱泵技術與產品的國家。應用之廣泛，技術水平之高均居世界領先。其技術路線主要為變頻，雙機壓縮，多聯等。