李曉 蔣登輝 胡志鵬

山東省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院 山東濟(jì)南 250102

1 空氣源熱泵與太陽(yáng)能耦合采暖系統(tǒng)簡(jiǎn)介

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們的生活質(zhì)量得到了迅速的提升，但同時(shí)人們所消耗的能源數(shù)量也隨之增加。當(dāng)前我國(guó)所應(yīng)用的能源多為一次性能源，在應(yīng)用的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的污染物，目前對(duì)于太陽(yáng)能和風(fēng)能等清潔能源的應(yīng)用率較低。根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的北方地區(qū)在采暖的過(guò)程中所消耗的能源占據(jù)了建筑中耗能的百分之三十五以上。提升采暖效率以及降低能耗，并且重視對(duì)清潔能源的應(yīng)用，是未來(lái)建筑低能耗發(fā)展的主要趨勢(shì)。當(dāng)前我國(guó)城鎮(zhèn)采暖主要采用的是集中供熱，轄區(qū)范圍運(yùn)用熱電廠的熱水或者蒸汽通過(guò)加壓泵來(lái)流經(jīng)供熱管網(wǎng)最終達(dá)到小區(qū)中的換熱站，接著通過(guò)二次循環(huán)泵來(lái)流向用戶端的換熱器。集中采暖需要的投資較大且有著較高的運(yùn)行費(fèi)用，不管人們是否需要都必須進(jìn)行全天候的采暖，這樣的采暖方式實(shí)際上并不適用于農(nóng)村地區(qū)，因?yàn)椴贾霉芫W(wǎng)需要花費(fèi)較高的成本，對(duì)于這種情況可以采用分布式熱源來(lái)達(dá)到農(nóng)村采暖的要求。當(dāng)前我國(guó)北方的農(nóng)村地區(qū)主要采用火炕或者散煤來(lái)進(jìn)行采暖，除了能源利用率較低之外，也會(huì)排放出較多的污染物，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞。為了能夠避免空氣污染，我國(guó)采用了多種措施，空氣源熱泵屬于效率很高的采暖技術(shù)，能夠減少能源的消耗并控制污染物的產(chǎn)生，一度成為了清潔采暖的首選技術(shù)。空氣源熱泵消耗一噸煤產(chǎn)生的熱量等同于四噸散煤產(chǎn)生的熱量，并且不會(huì)造成環(huán)境污染，有著十分完善的污染處理技術(shù)。同時(shí)，太陽(yáng)能處于清潔性可再生能源，通過(guò)將空氣源熱泵與太陽(yáng)能進(jìn)行結(jié)合，組成為空氣熱源泵太陽(yáng)能耦合采暖系統(tǒng)，能夠有效的提升熱泵蒸發(fā)溫度，從而提升系統(tǒng)的整體制熱性能。

2 空氣源熱泵與太陽(yáng)能耦合采暖系統(tǒng)的應(yīng)用原理

低壓氣態(tài)冷媒通過(guò)壓縮設(shè)備的壓縮后變成為高溫氣體，其沸點(diǎn)會(huì)隨著壓力的提升而提升，然后進(jìn)入到冷凝設(shè)備當(dāng)中進(jìn)行液化處理，在釋放出熱量后變成為液體。在放入到蒸發(fā)設(shè)備之前需要通過(guò)膨脹閥來(lái)降低其壓力，冷媒在獲得壓力的降低后再進(jìn)入到蒸發(fā)設(shè)備中進(jìn)行蒸發(fā)，通過(guò)對(duì)熱量的吸收來(lái)轉(zhuǎn)變成為低壓氣體，然后再次進(jìn)入到壓縮設(shè)備中，從而形成了冷媒循環(huán)系統(tǒng)?？諝庠礋岜门c太陽(yáng)能耦合采暖系統(tǒng)主要通過(guò)太陽(yáng)能在作為能源，從而提升系統(tǒng)對(duì)熱能的應(yīng)用效率，具體可以將其分為間接和直接膨脹系統(tǒng)。對(duì)于直接膨脹系統(tǒng)而言，實(shí)際上是在傳統(tǒng)熱泵的蒸發(fā)裝置中加入了回路，太陽(yáng)能耦合集熱裝置是其中的重要組成部分，相比于傳統(tǒng)集熱裝置而言，該系統(tǒng)的集熱裝置內(nèi)部所使用的是液態(tài)制冷劑，其在集熱裝置中對(duì)于太陽(yáng)能進(jìn)行吸收，從而變?yōu)闅鈶B(tài)，通過(guò)壓縮裝置和冷凝裝置來(lái)變?yōu)闊岜醚h(huán)。當(dāng)陽(yáng)光充足時(shí)集熱裝置中的熱量為主，當(dāng)陽(yáng)光較弱時(shí)則將熱泵中的蒸發(fā)裝置作為主要的吸熱裝置。相比于直接膨脹式的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，間接膨脹式系統(tǒng)主要采用的是太陽(yáng)能集熱裝置來(lái)保持熱水箱能量，這里將空氣源熱泵作為輔助，僅僅會(huì)在太陽(yáng)能不足的情況下才會(huì)使用。總的來(lái)說(shuō)，直接膨脹式的熱泵效率與集熱裝置本身的性能有著直接的關(guān)系。太陽(yáng)能熱泵是以熱泵系統(tǒng)的節(jié)能性和高效性為基礎(chǔ)，使得太陽(yáng)能技術(shù)能夠更好的結(jié)合熱泵技術(shù)，從而提升兩者的系統(tǒng)性能。相比于傳統(tǒng)太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)而言，該系統(tǒng)的主要優(yōu)勢(shì)在于可利用廉價(jià)低溫集熱裝置，在同樣的熱負(fù)荷條件下，太陽(yáng)能耦合采暖系統(tǒng)所需的裝置容積要更小，且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加的靈活。

3 空氣源熱泵與太陽(yáng)能耦合采暖系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例分析

當(dāng)前，空氣源熱泵與太陽(yáng)能耦合采暖系統(tǒng)已經(jīng)在北京、青島、重慶、長(zhǎng)沙等地區(qū)的房屋建筑中進(jìn)行了測(cè)試，通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，在我國(guó)的華北地區(qū)北部采暖的平均室內(nèi)溫度能夠保持在十八攝氏度以上，基本上達(dá)到了建筑節(jié)能設(shè)計(jì)效果，使用空氣源熱泵與太陽(yáng)能耦合采暖系統(tǒng)的平均運(yùn)行費(fèi)用為每平米十六元左右，要低于其他種類的采暖方式。例如北京某小區(qū)的項(xiàng)目測(cè)試中，建筑面積為八十平方米，采暖時(shí)間按照一百二十五天來(lái)算，采暖耗電低于兩千度，采暖季度的電費(fèi)消耗為每平米十五元，這要比同期的壁掛爐散熱裝置采暖費(fèi)用更低。除了應(yīng)用在采暖方面之外，這項(xiàng)技術(shù)也可以被應(yīng)用到食品加工當(dāng)中，例如某公司運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)建立了一套枸杞干燥系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了百分之七十五的節(jié)能和百分之百的減排。通過(guò)應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，不但縮短的脫水干燥的時(shí)間，同時(shí)也提升了果實(shí)商品率，切實(shí)提升了食品加工的自動(dòng)化程度。通過(guò)應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，在提升建筑美感的同時(shí)也減少了管道材料的消耗，并降低了熱量的損失，通過(guò)空氣源熱本與太陽(yáng)能耦合采暖系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)精確的溫度濕度控制，大幅度的降低了加工的成本?？諝庠礋岜门c太陽(yáng)能耦合采暖系統(tǒng)通過(guò)兩種裝置的互補(bǔ)不但是實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排，同時(shí)也為采暖穩(wěn)定提供了保障，有利于清潔采暖政策的進(jìn)一步推動(dòng)。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，空氣源熱泵屬于效率更高且具備節(jié)能效果的分布采暖系統(tǒng)，而太陽(yáng)能具備了清潔性和可再生性特征，有著十分豐富的儲(chǔ)備量。通過(guò)將這兩者進(jìn)行結(jié)合不但能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排，同時(shí)也增加了可再生能源的利用效率，除此之外也能夠保證采暖穩(wěn)定，是小型主動(dòng)采暖的重要發(fā)展趨勢(shì)。另外一方面，通過(guò)應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，能夠大幅度的降低運(yùn)行成本，從而增加人們的應(yīng)用熱情，使得清潔采暖政策能夠得到更好的推行和實(shí)施。