空氣源熱泵原理及應用

  一、空氣源熱泵的原理介紹及能量轉換分析

  所謂空氣源熱泵，就是一種利用人工技術(shù)將低溫熱能轉換為高溫熱能而達到供熱效果的機械裝置。空氣源熱泵由低溫熱源（如周?chē)h(huán)境的自然空氣、地下水、河水、海水、污水等）吸熱能，然后轉換為較高溫熱源釋放至所需的空間（或其它區域）內。這種裝置即可用作供熱采暖設備，又可用作制冷降溫設備，從而達到一機兩用的目的。

  空氣源熱泵機組的能量轉換，是利用其壓縮機的作用，通過(guò)消耗一定的輔助能量（如電能），在壓縮機和換熱系統內循環(huán)的制冷劑的共同作用下，由環(huán)境熱源（如水、空氣）中吸取較低溫熱能，然后轉換為較高溫熱能釋放至循環(huán)介質(zhì)（如水、空氣）中成為高溫熱源輸出。在此因壓縮機的運轉做工而消耗了電能，壓縮機的運轉使不斷循環(huán)的制冷劑在不同的系統中產(chǎn)生的不同的變化狀態(tài)和不同的效果（即蒸發(fā)吸熱和冷凝放熱）從而達到了回收低溫熱源制取高溫熱源的作用和目的。

  二、空氣源熱泵的發(fā)展和在我國的應用

  歐洲第一臺熱泵機組是在1938年間制造的。它以河水低溫熱源，向市政廳供熱，輸出的熱水溫度可達60oC。在冬季采用熱泵作為采暖需要，在夏季也能用來(lái)制冷。1973年能源危機的推動(dòng)，使熱泵的發(fā)展形成了一個(gè)高潮。目前，歐洲的熱泵理論與技術(shù)均已高度發(fā)達，這種“一舉兩得”并且環(huán)保的設備在法、德、日、美等發(fā)達國家業(yè)已廣泛使用。

  80年代來(lái)，我國熱泵在各種場(chǎng)合的應用研究有了許多發(fā)展。針對我國地熱資源較豐富的情況，若把一次直接利用后或經(jīng)過(guò)降溫的地下熱水作為熱泵的低位熱源使用，就可增大使用地下水的溫度差，并提高地熱的利用率，這在京津地區早已有過(guò)應用實(shí)踐。而這種設備同時(shí)對于我國能源使用效率不高、分配不均勻的現狀也提出了一個(gè)有效的解決方法。

  三、空氣源熱泵的技術(shù)性分析：

  1．空氣源熱泵機組可以達到一機兩用的效果，即冬季利用熱泵采暖，夏季進(jìn)行制冷。既節約了制冷機組的費用，有節省了鍋爐房的占地面積，同時(shí)達到了環(huán)保。

  2．如業(yè)主已有地熱井，則可利用空氣源熱泵裝置進(jìn)行梯級轉換，能大大便于熱資源的充分有效地利用。

  3．用于生活采暖和生活水加熱等需要的能源消耗，如果依靠直接電熱會(huì )造成能源再浪費，是不可取的，采用熱泵供熱和加溫才能更有效的利用電能。

  4．使用空氣源熱泵技術(shù)供熱采暖對大氣及環(huán)境無(wú)任何污染，而且高效節能，屬于綠色環(huán)保技術(shù)和裝置，符合目前我國能源、環(huán)保的基本政策，對用戶(hù)本身也無(wú)形中起到自我宣傳的作用。

  四、空氣源熱泵供熱的經(jīng)濟性分析

  空氣源熱泵的經(jīng)濟性是由多方面來(lái)確定的，它與鍋爐房供熱相比，顯然具有以下特點(diǎn)：

  1．運行附加費較小，這是因為：

  （1）熱泵裝置不需要燃料輸送費用和保管費、排渣運輸費等；

  （2）檢修周期較長(cháng)，因鍋爐設備與高溫煙氣接觸，構件極易受損；而熱泵系統只有兩個(gè)部件運動(dòng)，磨損少，平時(shí)無(wú)需任何檢修。

  （3）管理人員與勞動(dòng)強度均可減少，節省工資開(kāi)支。

  2．運行直接費用（電費）一般比燃煤鍋爐大，這是熱泵的主要開(kāi)支。

  3．熱泵初投資費用常大于鍋爐房設備（指單純?yōu)?a href="http://m.keyinmall.com/t/冬季.html" >冬季供熱而設）。相同容量的制熱設備比鍋爐設備為貴。此外，初投資與裝置規模，機房土建規模投資亦有關(guān)。

  空氣源熱泵的能量利用分析：

  地下水的差溫蓄能量大，屬于低位熱源，通過(guò)熱泵的轉換即可成為生活和生產(chǎn)過(guò)程的有用熱量。而熱泵擁有大于1（1：3.2—5.4以上）的能效，對能量的利用遠遠優(yōu)于其他方式的采暖方式。

  五、空氣源熱泵與能源價(jià)格的關(guān)系

  空氣源熱泵供熱比鍋爐供熱是先進(jìn)的，將熱泵與煤、燃氣、油等多種方式采暖時(shí)，以加熱為10000kcal熱量所需的費用做一個(gè)綜合比較，我們可以得出：

  1．用空氣源熱泵機組：設熱泵的COP（指其制熱量與所消耗的電能的比值，即機組的性能系數）值為4，則耗電量為2.91kW，若電費平均價(jià)格為0.5元/kWh（北京地區），則電費為：2.91x0.5元=1.75元

  2．用煤：煤大約能夠產(chǎn)生70%的熱量，則所需的燃料為2.13kg。若煤價(jià)為0.35元/kg，則費用為：2.13x0.35元=0.75元

  3.用燃氣：燃氣大約能夠產(chǎn)生75%的熱量，則所需的的燃氣量為3.81m3。若燃氣價(jià)格為0.8元/m3，則費用為：3.81x0.8元=3.05元

  4．用燃油：燃油大約能夠產(chǎn)生80%的熱量，所需的油量為1.16kg。若油價(jià)為2.4元/kg，則費用為：1.16x2.4元=2.78元    由此可見(jiàn)，用煤取暖是最便宜的，而用燃氣最貴。利用空氣源熱泵的動(dòng)力費用與電價(jià)由直接的關(guān)系，與其他加熱方式相比還要視其他燃料的價(jià)格而定。