熱泵與建筑節能

80內蒙古石油化工2014年第2期熱泵與建筑節能郝瑞宇,桑雨晨(內蒙古輕化工業(yè)設計院,內蒙古呼和浩特010010)摘要:通過(guò)比較熱泵系統與傳統朱暖空調系統的運行費用及能源利用情況,說(shuō)明了熱泵在節能環(huán)保運行方面具有較大優(yōu)勢。雖然地源熱泵的應用受到一些制約因素的影響,但作為一項節能新技術(shù),地源熱泵必將擁有廣闊的應用前景。關(guān)鍵詞:熱泵;供熱;空調;節能中圖分類(lèi)號:TE351文獻標識碼:A文章編號:1006-798(201402-0080021熱泵及其節能環(huán)保原理行循環(huán)的封閉加壓環(huán)路,是一個(gè)可供選擇加熱生活熱泵是能有效節省能源減少大氣污染及碳排熱水的環(huán)路。對于夏季工況,該循環(huán)可充分利用冷凝放的供熱和空調新技術(shù)。熱泵通(制冷機)過(guò)耗電做器排放的熱量,不消耗額外的能量而得到熱水供應;功使熱量從低溫介質(zhì)流向高溫介質(zhì)。建筑空調系統在冬季,其耗能也大大低于電熱水器。不同類(lèi)型的熱般應滿(mǎn)足冬季的供熱和夏季制冷兩種相反的要泵,其制冷劑環(huán)路和室內環(huán)路基本相同,但其低溫熱求,傳統的空調系統通常需分別設置冷源(制冷機)源換熱環(huán)路各有不同。如分體空調的室外機是空氣和熱源(鍋爐)。如果讓傳統的空調系統在冬季以熱源熱泵的低溫熱源換熱環(huán)路,而地熱換熱器則是地泵的模式運行,則可以省去鍋爐和鍋爐房,不但節省源熱泵的低溫熱源換熱環(huán)路。了初期投資,而且全年僅采用電力這種清潔能源,還21空氣源熱泵能大大減輕供暖造成的大氣污染問(wèn)題。熱源可以通空氣源熱泵以室外空氣為一個(gè)熱源。在供熱工過(guò)直接燃燒燃料(石油、天然氣)產(chǎn)生熱量,并通過(guò)若況下將室外空氣作為低溫熱源,從室外空氣中吸收干個(gè)傳熱環(huán)節最終為設備和建筑供熱。在鍋爐和供熱量經(jīng)熱泵提高溫度送人室內供暖;其性能系數熱管線(xiàn)沒(méi)有熱損失的理想情況下,一次能源利用率(COP)一般在2~3?？諝庠礋岜孟到y簡(jiǎn)單,初投資較最高可達100%。但是,燃燒燃料通常會(huì )產(chǎn)生1400~低?？諝庠?風(fēng)冷)熱泵目前的產(chǎn)品主要是家用熱泵1900c的高溫,是高品位的熱能而建筑供熱最終需空調器商用單元式熱泵空調機組和風(fēng)冷熱泵冷熱要的是低品位的熱能這就是說(shuō)直接燃燒燃料為建水機組。筑供熱意味著(zhù)大量可用能的損失。如果先利用燃燒空氣源熱泵的主要缺點(diǎn)是在夏季高溫和冬季寒燃料產(chǎn)生的高溫熱能發(fā)電,然后利用電能驅動(dòng)熱泵冷天氣時(shí)熱泵的效率大大降低。此外,其所必需的室從周?chē)h(huán)境中吸收低品位的熱能適當提高溫度再外機或冷卻塔對建筑物有一定的影響或損壞作用。向設備和建筑供熱,就可以充分利用燃料中的高品空氣源熱泵的制熱量隨室外空氣溫度降低而減少,位能量,大大降低用于供熱的一次能源消耗供熱用這與建筑熱負荷需求趨勢正好相反。因此當室外空熱泵的性能系數,即供熱量與消耗的電能之比,現在氣溫度低于熱泵工作的平衡點(diǎn)溫度時(shí),需要用電或可達到3~4。而用電阻加熱設備把電能轉化為熱能其他輔助熱源對空氣進(jìn)行加熱。而且,在供熱工況下的性能系數為1熱泵利用的低溫熱源通?？梢詠?lái)自空氣源熱泵的蒸發(fā)器上會(huì )結箱,需要定期除霜,這也環(huán)境(大氣、地表水和大地)或各種廢熱。應該指出,消耗大量的能量。在寒冷地區和高濕度地區熱泵蒸由熱泵從這些熱源吸收的熱量屬于可再生的能源。發(fā)器的結霜可成為較大的技術(shù)障礙。在夏季高溫天2熱泵系統技術(shù)特點(diǎn)氣,由于其制冷量隨室外空氣溫度升高而降低,同樣熱泵空調系統通常由制冷劑環(huán)路、室內環(huán)路和可能導致系統不能正常工作?？諝庠礋岜貌贿m用于低溫熱源換熱環(huán)路等環(huán)路組成。有的還設有加熱生寒冷地區,在冬季氣候較溫和的地區,如我國長(cháng)江中活熱水的環(huán)路。將水從生活熱水箱送到冷凝器去進(jìn)下游地區,已中國煤化工CNMHG收稿日期:2013-12-282014年第2期郝瑞宇等熱泵與建筑節能812.2地源熱泵耗以外,由于在大型電站中集中燃燒礦物燃料發(fā)電另一種熱泵利用大地(土壤、地層、地下水)作為有利于采用先進(jìn)技術(shù)除去或減少燃燒產(chǎn)物中的粉熱源,可以稱(chēng)之為“地源熱泵”由于較深的地層中在塵、SO2和NOx等大氣污染物,采用電動(dòng)熱泵供熱未受干擾的情況下常年保持恒定的溫度,遠高于冬與分散的鍋爐房供熱相比還可以大大減少燃煤產(chǎn)生季的室外溫度,又低于夏季的室外溫度,因此地源熱的大氣污染泵可克服空氣源熱泵的技術(shù)障礙,且效率大大提高。如地源熱泵冬季把大地中的熱量升高溫度后對此外,冬季通過(guò)熱泵把大地中的熱量升高溫度后對建筑物供熱,同時(shí)使大地的溫度降低,即儲存了冷建筑供熱,同時(shí)使大地中的溫度降低,即蓄存了冷量,可供夏季使用;夏季通過(guò)熱泵把建筑物中的熱量量,可供夏季使用;夏季通過(guò)熱泵把建筑物中的熱量傳輸給大地,對建筑物降溫,同時(shí)在大地中儲存的熱傳輸給大地,對建筑物降溫,同時(shí)在大地中蓄存熱量量以供冬季使用。這樣大地就起到了蓄能器的作用,以供冬季使用。這樣在地源熱泵系統中大地起到了進(jìn)一步提高了空調系統全年的能源利用效率蓄能器的作用,進(jìn)一步提高了空調系統全年的能源如上所述,地源熱泵用地熱換熱器作為低溫熱利用效率源環(huán)路,不需要冷卻塔和室外熱交換裝置;用制冷機地源熱泵系統在運行費用方面有明顯優(yōu)勢,但組(熱泵)取代了鍋爐。因此對于建筑師來(lái)說(shuō),地源熱同時(shí)也有一些不利因素這些因素制約了地源熱泵泵供熱空調系統還有一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn),就是去除了的快速普及。其中最主要的制約因素是初投資較大,傳統空調系統所需的鍋爐房和冷卻塔。這些設施對地源熱泵的初投資不僅包括傳統空調系統所需的地建筑空間的需求和限制,往往成為建筑師的難題。而面上管路和設備的投資,還包括埋地盤(pán)管投資、埋地地源熱泵空調系統沒(méi)有室外設施,對建筑物的外觀(guān)盤(pán)管敷設投資以及購買(mǎi)敷設盤(pán)管所需土地的使用權無(wú)影響。因此這一技術(shù)特別適用于景觀(guān)性建筑、古建或所有權的投資。另一個(gè)制約地源熱泵普及的重要筑以及難以設置冷卻塔的空調項目,有利于保護這因素是技術(shù)不是十分完善比如,由于各地的地質(zhì)結些建筑的立面及周邊環(huán)境不被破壞,解決無(wú)處設置構相差很大,造成埋地盤(pán)管與土壤間的換熱系數也冷卻塔或鍋爐房的問(wèn)題。相差很大這在設計埋地盤(pán)管長(cháng)度時(shí)將產(chǎn)生問(wèn)題:若傳統空調的運行費用遠高于地源熱泵系統,而埋地盤(pán)管設計過(guò)長(cháng),將會(huì )造成大量初投資浪費;若設電加熱器的效率低取暖面積十分有限,且用電負荷計過(guò)短,不但滿(mǎn)足不了設計工況要求,還可能造成設波動(dòng)大給電網(wǎng)造成較大峰谷差。城市中心區、舊城改備損壞。除此之外,還有管路防凍液的選取,變工況造區、風(fēng)景名勝區等區域新增加的熱負荷,利用原有運行等問(wèn)題需解決。不過(guò),地源熱泵不足之處目前已集中供熱系統無(wú)法提供所需的熱量,而限于這些區得到部分解決。如混合型地源熱泵系統即較好地解域安全及環(huán)境保護等特殊要求又不宜新增小型鍋爐決了初投資高和埋地盤(pán)管長(cháng)度設計困難等問(wèn)題。由房等一次能源為燃料的熱源。利用熱泵系統不僅可于在許多大型地源熱泵的應用中,制冷所需的埋地以作為建筑物夏季空調及冬季采暖的冷熱源,而且盤(pán)管長(cháng)度要遠大于加熱所需的盤(pán)管長(cháng)度。在這種情能源利用率高,無(wú)環(huán)境污染,實(shí)現了建筑節能,符合況下,為降低初投資可用冷卻塔代替一部分埋地盤(pán)國家節能及環(huán)保的方針政策。當前,我國經(jīng)濟高速增管,即混合型地源熱泵系統冷卻塔只在冷負荷大于長(cháng),能源消耗量不斷增加,供需日趨緊張,價(jià)格持續埋地盤(pán)管所能提供的冷負荷時(shí)才投人運行,其作用上漲,使用熱泵的節能、低運行費用的優(yōu)勢將越來(lái)越與埋地盤(pán)管類(lèi)似,只不過(guò)冷卻塔是將室內的熱量排明顯。隨著(zhù)熱泵技術(shù)不斷成熟,設備系統使用量的增到大氣中去,而埋地盤(pán)管是排到大地中去。加,其初期投資成本將不斷下降。熱泵系統必將擁有3熱泵的前景展望廣闊的市場(chǎng)前景熱泵是減少CO2排放量的最經(jīng)濟有效的技術(shù)。參考文獻]現在全世界約有1.3億臺熱泵在運行,總供熱量約[1]陸亞俊,暖通空調(第二版).中國建筑工業(yè)出為每年4.7×109GJ,每年減少CO2排放量約為1.3版社億噸。隨著(zhù)熱泵技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)和發(fā)電效率的進(jìn)[2]孫麗顆,馬最良,暖通空調新技術(shù),中國建筑步提高,采用熱泵技術(shù)供熱使全世界CO2排放量工業(yè)出"V凵中國煤化工減少16%是有可能的.因此,它是建筑節能和減少[3]趙軍,CNMH(建筑節能應用CO2排放的關(guān)鍵技術(shù)之一。除了減少礦物燃料的消中國建筑工業(yè)出版社