1、1空气源热泵在建筑给排水工程中的应用摘要：近年来，由于环境保护意识的提高，减少使地球变暖的 CO2的排放越来越受到人们的重视。而由于传统的燃煤锅炉 CO2 排放量大，污染严重，能源利用率低，现在绝大多数城市不允许市区使用燃煤锅炉，而且燃煤锅炉占地面积较大，受环境和空间的限制较多，同时，在燃煤锅炉、燃油锅炉、电锅炉、普通太阳能热水器和空气源热泵热水机组的对比中，空气源热泵无论在经济上还是环境保护上都有着显著的优势。因此，空气源热泵热水机组在工矿企业、机关、学校、宾馆、饭店等建筑物给排水系统中得以广泛应用。 关键词：空气源热泵；建筑给排水工程；应用 中图分类号：S276 文献标识码：A 文章编号：
2、 概述 从上个世纪 90 年代开始，空气源热泵因具有很多优点使其获得了快速的发展，如夏季制冷，冬季制热，提高了全年的使用率；夏季制冷以大气环境为热源，省去了水冷机组的冷却塔及冷却水系统，特别适用于缺水地区；冬季制热时，从大气环境中吸热，对于我国冬季不供暖的地区，如长江流域，采用热泵制热比直接电采暖有明显的节能意义，约为电采暖效率的 23 倍；省去了锅炉系统，减小了工程投资，也避免了锅炉对环境的污染，尤其适用于不允许安装燃煤和燃油锅炉的大中城市中心区域。空气比水更易获取，且不会结冰而限制其使用的季节和区域，2因此空气源是热泵系统冷源和热源的最佳选择之一。 空气源热泵工作原理分析 空气源热泵热水系
3、统由热水机组和储热装置组成。热泵机组根据逆卡诺循环原理，采用少量的电能驱动压缩机运行，高压的液态工质经过节流后在蒸发器内蒸发为气态(汽化)，利用轴流风机从环境中吸收大量空气中的热能，气态的工质被压缩机压缩成为高温、高压的气体，然后进入冷凝器冷凝成液态(液化)将所吸收的热量放出到使用水中去，如此不断循环把水加热到 5560，换热后的工质经膨胀阀节流降温，再在蒸发器中吸收空气中的热量。如此周而复始，以少量的电能采集大量空气中的热量，实现清洁环保、可循环利用的空气能新能源的使用。生产的热水储存在保温储热水箱中，供用户随时使用。由于以上特点，空气源热泵热水机组可以在夜间集中生产热水，供白天使用。在电力
4、使用中，可实现移峰填谷，平衡用电负荷的作用，供电部门又可给予用户峰谷分时电价的优惠政策。空气源热泵另一个优越的性能在于：将空调器和热水机组功能合而为一。在夏季空调制冷时，可同时免费提供生活热水，将原本两项支出的成本节约为一项支出，最大限度地节省了用户的运营成本。在冬季供暖时，可实现采暖与热水间隙运行，节省了一部分设备投入。 空气源热泵在建筑给排水中的应用情况 1、空气热泵在集中供热建筑中的应用 空气源热泵对需要集中供应生活用水、供暖的公用设施、休闲会所、酒店、医院、学校及工厂宿舍、别墅家居等应用领域具有广泛的适用性，3随着其普及应用，将大幅改变现有建筑的供热结构。空气热泵在使用热水的同时还可附
5、送冷量(冷气或冷水)，使能源得到双倍利用。同时可实现独立热水器使用、独立空调器使用和热水空调制冷同时使用等多项功能，可一机多用。例如，某风景区的一处花园式酒店原热水供应靠安装的两台 2T/H 燃煤锅炉(一用一备)，锅炉产生的蒸汽经换热器转换后供应酒店客房部和餐饮部热水。为了配合建设和保护旅游风景区的环境，拆除两台燃煤锅炉，使用高效节能的清洁能源设备空气源热泵热水机组。通过几个月的运行，节能效果明显，机组可以在夜间集中生产热水，供白天使用，实现移峰填谷平衡用电负荷的作用，同时，粉尘、二氧化碳、二氧化硫均实现零排放。 2、空气热泵热水器 家用热水器是热门生活中必不可少的家用电器，现阶段绝大多数使用
6、的是燃气或电热水器。随着燃气和电价的不断攀升，有一部分消费者开始考虑使用太阳能热水器，太阳能热水器虽然做到了能耗低，无污染，但其受阴晴天气的影响很大，再加之太阳能热水器占地大，同时还需要安装在面向太阳的一侧，这就对建筑物本身提出了一个难题。而空气热泵热水器的出现基本解决了这个难题。空气源热泵热水器是一种通过收集空气中的能量来进行加热的设备，由于空气利用起来十分方便，因此，空气源热泵热水器具有技术先进、高效节能、安全环保、适应性强等特点。 1.1、技术先进 空气源热泵热水器采用分体式结构，将室内机和室外机分开设置，4避免了室外机运行噪声对用户的影响；同时贮水箱可以紧靠热水使用点，减少了输水中的热
7、损耗，使得用水快捷、舒适。 (2)将冷凝器(钢盘管)盘绕在贮水箱内胆的表面，不但盘管不占用内胆的有效容积，相对来说还增加了水箱的贮水量，提高了热水器的供水能力。而且消除了热交换器结水垢的问题，避免了交换器盘管泡在水中所导致的内胆腐蚀，从而延长热水器的使用寿命。 1.2、高效节能 空气源热泵热水器是使用能耗较少的电驱动设备来吸收空气中热能的，比直接采用电加热的设备节电 2/3 以上。 1.3、安全环保 空气源热泵热水器采用电力驱动，无废气排放；而且采用新型的无氟环保工质，对大气及环境无污染。此类型热水器的安全和环保性能与太阳能热水器相近。 1.4、适应性强 空气源热泵热水器设有电辅助加热系统和自
8、动控制装置。当外界环境温度低，热泵制热效果不好时，电辅助系统会自动启动制热，因此，能适应不同地区、不同季节使用。特别对于黄河流域、华北地区这些传统的采暖地区(中国气象分区的区和区南部) 长期以来一直依靠燃煤、燃油采暖。随着经济的发展、城市规模的扩大,这些传统的采暖方式的缺点越来越突出,不能适应可持续发展的要求,据统计燃煤采暖已经成为北方冬季城市空气污染的罪魁祸首。因此对于这些地区探索出一些可持续发展的洁净采暖技术就具有非常现实而且重要的意义,并逐渐成为工程界、5学术界普遍关注的一个热点问题。空气源热泵使用方便、能量利用效率高、对使用地区基本不产生什么污染,如果能够解决在低温环境下工作的一些不足
9、,应该是 21 世纪替代传统供暖模式的具有节能、环保意义的最有竞争力的一种电力驱动采暖技术。不仅如此,这种技术的推广对于地区能源结构调整、治理大中城市环境污染,解决电力结构性过剩、促进暖通空调的可持续发展也有着十分积极的意义。 1.5、使用寿命长 空气源热泵加热器是新一代“节能型”热水器，采用优质材料制造，内胆一般为不锈钢或褐金，使用寿命长。 三、空气热泵的不足 空气源热泵的低温热源为大气。从大气中获取热量比较方便，换热设备也比较简单。空气源热泵没备夏季制冷，冬季制热，一机两用，设备的利用率高。夏季制冷时，不需要冷却水系统，省去了冷却塔，机组安装简单，可置于屋顶或建筑物周边空地。近十年来，空气
10、源热泵在房间空调器、小型户用空调及中大型建筑物给排水系统中都得到较快的推广应用。但空气源热泵存在以下局限性： 空气热容量小，为了从空气中获取所需的热量，换热器的体积大，风机的风量也大。 2)空气温度变化大，当空气温度较低，热泵的供热性能下降时，建筑物的供热需要反而较大。 3)当空气侧换热器表面温度低于空气露点温度且低于 0时，换热器表面会结霜。结霜将严重影响换热器的正常工作，而除霜过程对机组的6正常供热产生负面影响，并对压缩机及四通阀的稳定运行也有不良影响。然而，随着科学技术的发展，针对传统空气源热泵的以上局限性，国内外专家学者纷纷提出了不同的解决方案，现在也已经有一些低温型产品，实现低温下的
11、使用。其中包括：带中间冷却器或经济器的二级压缩热泵系统，带经济器的准二级压缩热泵系统，以提高润滑油流量来冷却压缩机的热泵系统，采用变频技术、辅助加热器、复叠式蒸汽压缩的热泵系统，以及双级耦合热泵系统等。 四、空气热泵的应用前景 空气中的热能储量巨大，且取之不尽用之不竭，空气源热泵利用较少的电能就可以搬运 34 倍的热量。除了冬季之外的其他时间，节能优势更加明显，全年节约费用可高达 50以上。同时，并未发现运行费用比传统热源高的现象，在这一点上，空气源热泵具有明显的优势。机组适用温度范围在一 1040之间，并且可以全天候使用。如果空气源热泵热水系统采用容积式储热方式，在短时停电停水的情况下可连续
12、供热水，满足用户需求，在建筑给排水系统中具有良好的应用前景。与此同时，现在国内空气源热泵热水机的生产已有较大规模，部分产品已达到或接近国际先进水平，为今后空气源热泵的发展提供坚实可靠的技术基础。 五、结语 目前，我国仍是一个能源相对缺乏的国家又是能源消耗大国。随7着经济的快速发展，国家所承载的资源，能源压力越来越重空调和热水耗电已经在冬夏两季成为阻碍国民经济增长的瓶颈。在众多的热泵类产品中，空气源热泵的广泛应用可以缓解我国用电紧张局面。因而本文就对空气源热泵在建筑给排水系统中应用情况的研究具有非常重要的现实意义。 参考文献 1陈东，谢继红编著.热泵热水装置.化学工业出版社,2009.06. 2马志成，空气源热泵热水机组在建筑工程中的应用.山西建筑,2007 年 25 期. 3李闯，空气源热泵发展概述，西南给排水，2009 年 05 期 4刘卫华主编.制冷空调新技术及进展.机械工业出版社,2005 年 01月第 1 版. 5袁秀玲主编.现代制冷空调理论应用与新技术.西安交通大学出版社,2009.06.
