熱泵技術(shù)在建筑中的應(yīng)用

1、熱泵技術(shù)在建筑中的應(yīng)用 【摘 要】 本文針對(duì)熱泵的原理、特點(diǎn)及其在建筑中的應(yīng)用進(jìn)行了簡要的分析，通過對(duì)熱泵技術(shù)進(jìn)行分析，可以進(jìn)行節(jié)能減排和環(huán)保都有著十分重要的意義。 【關(guān)鍵詞】 熱泵 節(jié)能 環(huán)保 現(xiàn)如今，能源問題已經(jīng)成為國際社會(huì)熱議的焦點(diǎn)。在我們尋找到適合人類使用的新能源以前，減少能源的消耗可能是延緩人類現(xiàn)階段能源枯竭的最直接最容易做到的方法。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人民生活水平提高，建筑能耗在國家總能耗中已占據(jù)越來越重要的地位。 熱泵作為高效集熱并轉(zhuǎn)移熱量的裝置，它以消耗少量高質(zhì)能（機(jī)械能、電能等）或高溫位熱能為代價(jià)，通過熱力循環(huán)，把熱能由低溫位移至高溫位，它最適合用于低位熱能的回收和利用。由于熱泵運(yùn)

2、轉(zhuǎn)所需要的能量只是它提供的全部能量的一小部分，因此，它具有顯著的節(jié)能效果，并對(duì)于合理利用能源、減輕環(huán)境污染具有重大的意義。 1 熱泵的環(huán)保意義 熱泵的節(jié)能效果可以用其制熱性能系數(shù)來反映，所謂制熱性能系數(shù)是指熱泵在額定工況下的制熱量與其耗功量的比值，通常用符號(hào)h來表示，它是一個(gè)無因次量，表示了熱泵的制熱量是消耗功率的h倍。如某臺(tái)熱泵的h為3.5，則消耗1kw的電能，用戶便可獲得3.5kw的熱量。 熱泵作為熱源，其用能合理，可以利用一切自然能源和排熱能源，提高能源的利用效率，節(jié)省礦物燃料等常規(guī)能源，減少礦物燃料燃燒過程對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染，對(duì)改進(jìn)城市衛(wèi)生，利于生態(tài)平衡有重大意義。 2 熱泵技術(shù)在建筑中

3、的應(yīng)用 伴隨著城市可持續(xù)發(fā)展的要求，公用設(shè)備工程師在民用建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域中應(yīng)充分意識(shí)到并肩負(fù)起自己的責(zé)任。在實(shí)際工程中確定各種系統(tǒng)和選用各種設(shè)備時(shí)，應(yīng)盡可能利用太陽能等新能源和可再生能源替代常規(guī)能源，以減少建筑能耗對(duì)常規(guī)能源的依賴關(guān)系，降低建筑能耗占我國總能耗的比例，并提高常規(guī)能源的利用率，無論從經(jīng)濟(jì)角度還是環(huán)境角度，都具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。 熱泵作為一種建筑節(jié)能新技術(shù)，它的廣泛應(yīng)用符合城市發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的可持續(xù)發(fā)展要求。熱泵在民用建筑中的應(yīng)用就是綜合利用太陽能、地?zé)崮?、風(fēng)能等綠色能源及其復(fù)合系統(tǒng)，全面解決建筑物供熱、采暖、制冷空調(diào)等能耗問題。下面以幾種常見的不同建筑類型來介紹熱泵在其中的應(yīng)用。 2

4、.1 別墅 用于別墅的熱泵，其熱源主要為空氣源。熱泵在別墅中主要應(yīng)用于中央恒溫?zé)崴到y(tǒng)，可分為采暖、供應(yīng)熱水及二者合用三個(gè)系統(tǒng)。單純用于冬季采暖的熱水系統(tǒng)，采用風(fēng)冷熱泵熱水機(jī)組產(chǎn)生熱水供給風(fēng)機(jī)盤管、暖氣片、或者地板輻射管道系統(tǒng)中采暖。 單純用于供應(yīng)熱水的系統(tǒng)由熱泵熱水機(jī)組和閉式壓力水箱組成，機(jī)組產(chǎn)生的熱水儲(chǔ)存在水箱中，利用自來水壓力頂出熱水供給各用水點(diǎn)，熱水即開即用，無需等待，提高舒適性。冬季采暖和同時(shí)供應(yīng)熱水的恒溫系統(tǒng)，可以采用開式或閉式水箱和風(fēng)冷熱泵熱水機(jī)組，根據(jù)負(fù)荷變化調(diào)節(jié)開啟熱泵機(jī)組的臺(tái)數(shù)，采暖系統(tǒng)中安裝截止閥，在非采暖季節(jié)關(guān)閉采暖回路。 2.2 住宅 各種不同類型熱源的熱泵在住宅中都

5、有較為廣泛的應(yīng)用，自20世紀(jì)90年代起，窗式和分體式熱泵空調(diào)器開始步入我國普通百姓的家庭，目前家用空調(diào)器總量的60%以上為熱泵型，且多采用變頻控制和模糊控制新技術(shù)。 改革開放以來，我國的城市建設(shè)日新月異，但在相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)卻忽視了城市的可持續(xù)發(fā)展要求。北京在申辦2008年奧運(yùn)會(huì)之初就提出了綠色奧運(yùn)的理念，在申辦成功后的場(chǎng)館規(guī)劃設(shè)計(jì)與建設(shè)中也很好地貫徹了這個(gè)理念。以此為契機(jī)，21世紀(jì)的城市建設(shè)應(yīng)融入創(chuàng)建“綠色生態(tài)建筑”的構(gòu)想，能耗指標(biāo)將成為其中一個(gè)重要依據(jù)，而太陽能熱泵技術(shù)的推廣應(yīng)用無疑在其中找到了一個(gè)平衡點(diǎn)。住宅在我國的城市建設(shè)中占有相當(dāng)大的比重，應(yīng)加大太陽能和太陽能熱泵技術(shù)與建筑一體化在住宅

6、建設(shè)中的實(shí)施力度。根據(jù)太陽能的利用方式，太陽能熱泵可分為直接蒸發(fā)式太陽能熱泵和采取太陽能制取的熱水作為低溫?zé)嵩吹乃礋岜?。直蒸發(fā)式太陽能熱泵就是將熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器做成太陽集熱器，蒸發(fā)器也就成了“熱源”。太陽集熱器可以做成建筑物的一個(gè)零部件，南向放置在建筑的坡屋面上；亦可以掛在室外墻壁上或陽臺(tái)、過道等空氣流通處。采取太陽能制取的熱水作為低溫?zé)嵩吹乃礋岜檬侵笩岜门c太陽能熱水器的復(fù)合裝置，這樣熱泵運(yùn)行工況趨于穩(wěn)定。太陽能熱泵既能夠提供生活用熱水，又能兼顧采暖和制冷空調(diào)，可以是整體式的，亦可以是分體式的，形式多樣，安裝靈活，便于在太陽能建筑一體化上的安裝和太陽能在建筑上的綜合利用。 2.3 公共建筑

7、 熱泵技術(shù)應(yīng)用于酒店、醫(yī)院等公共建筑，其熱源多為利用地下淺層低溫地?zé)豳Y源（如地下水、土壤、地表水），采用這些熱源的熱泵統(tǒng)稱為地源熱泵。由于地球淺表層（5m400m）是一個(gè)巨大的恒溫體系，夏季比環(huán)境空氣溫度低，冬季比環(huán)境空氣溫度高，是熱泵很好的冷、熱源，這種溫度特性使地源熱泵比采用常規(guī)能源的系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠，運(yùn)行效率高，節(jié)能明顯。目前地源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行模式主要有：地源熱泵制冷空調(diào)、地源熱泵供熱采暖、地源熱泵同時(shí)供冷供熱。 由于以地表水作為低位熱源受外部環(huán)境條件制約明顯，而以土壤作為低位熱源的熱泵系統(tǒng)投資較大，不易推廣。在工程實(shí)例中，以地下深井水作為低位熱源的地源熱泵居多，對(duì)水井的要求有：出水

8、量應(yīng)滿足工程上的負(fù)荷需要；水溫應(yīng)適宜，以不低于10為宜；水質(zhì)穩(wěn)定適宜，防止對(duì)管道、設(shè)備產(chǎn)生腐蝕、結(jié)垢等。深井水源熱泵在公共建筑中多用于同時(shí)供冷供熱，系統(tǒng)主要由熱水循環(huán)泵、冷凍水泵、熱水儲(chǔ)罐、抽水井、回灌井及相應(yīng)輔助設(shè)備構(gòu)成。 空調(diào)季節(jié)熱泵處于制熱制冷運(yùn)行工況，蒸發(fā)器的冷量供給室內(nèi)空調(diào)，從冷凝器產(chǎn)生的熱量加熱生活熱水。冬季不需要空調(diào)時(shí)，將蒸發(fā)器進(jìn)出口與井水循環(huán)系統(tǒng)連接，井水作為低溫?zé)嵩矗瑸榧訜嵘顭崴峁┧枰臒崃?。深井水源熱泵系統(tǒng)以電為動(dòng)力，運(yùn)行時(shí)不產(chǎn)生固液廢棄物，抽取的地下水實(shí)行封閉式回灌，對(duì)地下水資源和地質(zhì)地貌不產(chǎn)生破壞作用。 3 結(jié)語 熱泵在實(shí)際工程應(yīng)用中，要根據(jù)各地的氣候特點(diǎn)和環(huán)境條件，在保護(hù)生態(tài)環(huán)境的前提下，考慮到容易取得、投資少、熱容量大、無腐蝕、熱泵安裝使用方便、運(yùn)行時(shí)工況穩(wěn)定等因素，因地制宜地選擇熱泵的熱源并確定熱泵系統(tǒng)類型。在與太