浅析暖通空调领域新能源热泵技术应用

余根 ， 杨会亮，胡宗滔，范贺鹏，李鹏

摘要：自可持续发展战略在我国提出以来，建筑工程的发展愈加重视具有绿色节能优势的新能源热泵技术应用，将其作为减少建筑能源消耗，实现建筑工程生态效益与施工效益的关键技术措施，更好的顺应我国生态环保型社会建设趋势，利用新能源热泵技术为人们提供价更加健康舒适的建筑以及生活环境。本文从建筑暖通空调领域出发，结合对新能源热泵技术的应用优势概述，初步探究了新能源热泵技术在暖通空调系统中的应用途径，以供参考。

关键词：新能源；热泵技术；暖通空调；应用途径

随着我国社会经济的快速发展，建筑工程暖通空调系统的应用愈加普及，促进了暖通空调系统各项技术应用研究与革新升级，此过程中，新能源热泵技术受到越来越多关注，凭借其节能、高效率、环保、清洁等优势受到各界追捧，成为现代建筑工程暖通空调系统施工与使用的重要组成部分，该技术应用不会对人们或者环境造成不利影响。纵观目前我国建筑暖通空调领域的新能源热本技术应用现状，不难发现该技术的实践应用水平要有待提升，仍旧存在这一些问题亟待改进，才能够更好的适应各个地区建筑暖通空调系统具体需求，最大限度发挥新能源热泵技术的应用价值。由此可见，探究暖通空调领域新能源热泵技术的应用途径具有重要现实意义。

1. 新能源热泵技术的应用优势概述

首先，维护和运营成本低。相较于过去使用的传统燃煤锅炉、燃料锅炉、燃气锅炉而言，新能源热泵应用过程投入的原料成本大大降低，以常温土壤源与地表浅水源为能源主要获取渠道，实践表明，基于新能源热泵技术的暖通空调系统只消耗50%~60%普通空调系统的运行成本，所以具有成本低的明显优势^[1]。

其次，效率高与能源节约性强。新能源热泵技术的暖通空调系统可高达3.5~4.4加热系数，相比于以空气为来源的传统空调系统，加热系数超过40%左右，运营中仅用2/3电锅炉的供暖电力资源，甚至在和燃料过滤电能源消耗的对比上，实现了一半以上电能源的节约目标。

最后，投资成本小。新能源热泵技术的暖通空调系统，能够达到热水、供暖以及制冷功能的同时应用，相当于一台机器发挥出三台机器的作用，避免了初期在空调系统建设与安装时的高成本投资和重复施工现象，加之系统可靠性、安全性强，且绿色环保，不会对环境和人健康造成污染以及威胁，不涉及燃烧产品的排放，所以一经提出和推向市场，便引起了强烈反响，受到各界高度好评。

二、新能源热泵技术在暖通空调系统中的应用途径

（一）污水源热泵技术的应用

该技术对污水有创新利用的优势，随着城市化建设应运而生并快速发展，城市污水具有热能突出、温度较强稳定性的特点，从此角度出发能够热泵领水源可由城市污水代替，提升热泵能量过程中，城市污水便能调节供热制冷过程，应用热水源热泵技术协调能源和环境之间协同发展关系，所以得到大力推广和普及应用（污水源热泵原理图如图1、图2所示）。在具体实践中，暖通空调系统的污水源热泵可发挥出环保性能，更好的回收和利用城市污水，满足系统供暖与制冷的功能作用，不用再将锅炉系统和冷却塔加设在建筑内，运行热泵过程不排出废水、废渣、废弃，生态环境不会因此受到影响，不过目前此技术实践还存在着处理污水水质、污水堵塞、换热器结构等几个常见问题，需进一步加强技术开发提升应用水平。

图1：污水源热泵夏季制冷示意图

图2：污水源热泵冬季供暖示意图

2. 空气源热泵技术的应用

该技术早在上世纪50年代便投入开发研究，现已广泛投入实践应用中，以冷媒循环和电能驱动压缩达到空调系统的冷热交换作用，具有较强的经济效益和环境效益。基于空气源热泵技术应用的暖通空调运行过程，效率和质量大大提升，基本不受时间、地理、地区差异影响，所以呈现出低成本的明显特点，经济效益较大，加之空气本身有突出的清洁性和可再生性，所以环境效益也较大，该技术不仅广泛应用于建筑暖通空调系统设计和使用，目前应用范围已经延伸到很多大型公共场所的暖通空调系统中。不过目前此技术实践还存在着以下三点问题：首先，CPO值在暖通空调低温环境状态的工作中降低十分明显，由于空气源热泵的低温适应性较差，加大了技术运用难度，为了预防发生外机冻霜等维问题，工作人员要采取有效策略最大限度降低外机化霜时间，科学的混合使用其他类型新能源热泵，令空调压缩机能够多级压缩、变频运行；其次，空调压缩机在系统低温运行环境时，发生温度过高的几率较大，容易由此引发停机故障，需采取电加热措施才能够让系统继续运行；最后，空气源热泵的输出功率无法达到热负荷真实需求。

2. 地源热泵技术的应用

基于地源热泵技术的新能源热泵包括水源热泵机、地热能交换系统、建筑物内心几部分，具有较高的热转换效率，得到了各界广泛认可和积极推行使用。通过冷媒受压缩机做功，令运行过程的气体和液体进行转换，风机盘管吸收形成的热量，将其传输到室内进而达到供热作用，通过改变冷媒运行过程的流量，空气中的热量便会由冷媒带回系统，构建热量循环模式，进而实现热转换作用。应用地热源热泵具有非常显著的经济效益和突出的环保效果，其较高使用寿命、较强安全性和稳定性、无污染物质产生、低耗能等特点，都令此技术在新能源热泵技术占据着重要地位。不过目前此技术实践还存在着受地质条件影响较大的问题，所以工作人员在建设方案的设计工作开展前，便要全面了解当地地质条件以及现行相关法律法规、当地政策，从有效保护地下水资源角度出发，通过细致勘测抵制环境的一系列工作，预防由于过度开采地下水引起地地面裂缝、坍塌、沉降等不良现象，同时工作人员结合建设地区具体情况科学回灌地下水，注意此过程的操作安全性和可靠性，预防地下水污染、浪费等不良现象出现

^[2]。此外，由于地源热泵无论是开发还是设计都需要相对较大成本，加之回收利益耗时周期长，所以可在申请政府支持下，保证以该技术为应用的项目建设顺利开展、顺利竣工、顺利投入使用。

2. 太阳能热泵技术的应用

从暖通空调的采暖系统来看，此技术由太阳能利用技术和热泵技术共同形成，属于复合型技术，通过太阳能集热器、水泵、节流阀、蓄热水箱、换热器、散热器、压缩机等设备构建采暖系统，只用极少电能便可运行采暖系统，获取大量热量，有效利用低温热源，此过程耦合地源热泵和空气源热泵，则可以更充分发挥太阳能热泵技术应用作用^[3]。从制冷系统来看，设备增加了热交换器、储冷水箱、制冷末端等，借助压缩机作用蒸发制冷剂，此过程有效吸收了热量，降低热量温度，通过热交换器运行的作用，管道内空气和水的温度被储冷水箱有效降低，向制冷末端传递冷量，实现降低室内温度目的。过目前此技术实践还面临着太阳能分散性、不稳定性较强的问题，且需投入较高建设成本，加之市场尚未对太阳能热泵生产标准进行统一确定和执行，所以加大了技术生产和应用难度。

结束语：

总之，新能源热泵技术在暖通空调领域发展中具有重要应用价值和优势作用，目前在设计和实践使用中，虽发挥出诸多积极影响，却也仍旧存在一些问题和困难，为了实现环境生态与建设系统的深度结合，还需进一步投入技术的创新研发和实践改进。

参考文献：

[1]丛山,刘洪宇.通风空调系统设计中暖通空调新技术的应用解析[J].百科论坛电子杂志,2019(17):60.

[2]曹艺.简析地源热泵在暖通空调设计中的应用[J].建材发展导向（下）,2020,18(3):202.

[3]彭振亮.太阳能热泵技术在暖通空调中应用与发展探讨[J].建筑工程技术与设计,2018(16):4139.