解決空氣能熱泵制熱量和能效比衰減方案分析

　　獨(dú)立供暖的熱源設(shè)備主要有兩種，一種是采用天然氣燃燒的壁掛爐，一種是采用電驅(qū)動(dòng)的熱泵。熱泵有分為地源熱泵和空氣源熱泵兩種，下表是兩種設(shè)備的比較：

　　

　　

　　

　　通過比較可以看出，采用熱泵來做獨(dú)立供暖系統(tǒng)，在安全性，綜合造價(jià)，使用壽命，使用條件限制方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，特別是一套熱泵系統(tǒng)既能滿足冬季的取暖需求，又能滿足夏季的空調(diào)制冷需求；使用的能源是z*為普及的電力，相比之下，燃?xì)鉅t受供氣量，供氣管網(wǎng)等諸多限制；而且從環(huán)保性來講，燃?xì)鉅t畢竟還是有CO2的排放，而且消耗的是可以做其他用途的高品位能源，而熱泵消耗的是電力，雖然目前中國(guó)的大部分的電力來自非清潔能源-煤，但是，隨著核電，風(fēng)電，太陽(yáng)能發(fā)電和水電的進(jìn)一步發(fā)展，中國(guó)的電力也將變得越來越清潔。從這三點(diǎn)來看，熱泵作為獨(dú)立供暖系統(tǒng)的熱源，具有巨大優(yōu)勢(shì)。熱泵的z*大缺點(diǎn)是其制熱量和能效比隨熱源側(cè)的溫度下降而衰減。

　　

　　如何解決熱泵的制熱量和能效比隨熱源側(cè)的溫度下降而衰減這個(gè)問題呢？目前有兩種解決方案。一種解決方案是采用地源熱泵，一種是采用空氣源熱泵+輔助熱源。

　　

　　地源熱泵的熱源是淺層地表的熱量，經(jīng)過實(shí)際測(cè)量，在10米以下的地層，其土壤溫度恒定在10℃以上，土壤中的熱量都來自太陽(yáng)。采用地埋管的形式，將土壤中的熱量交換到塑料管內(nèi)的水中，對(duì)于熱泵來講是非常穩(wěn)定的熱源。地源熱泵的應(yīng)用很好地解決了熱源穩(wěn)定的問題。但是地源熱泵的應(yīng)用也有如下的一些缺點(diǎn)：

　　

　　1）必須有較大的土壤面積來埋管，實(shí)際應(yīng)用中，每100m2的建筑面積需要的土壤面積為25m2以上；

　　

　　2）埋管的費(fèi)用較高，對(duì)于華北，東北等沖積平原的費(fèi)用較低，但對(duì)于有些地質(zhì)條件不佳的地方，埋管的費(fèi)用要占到整個(gè)工程造價(jià)的50%以上；

　　

　　3）地源熱泵夏天將熱量從房間轉(zhuǎn)移到土壤里，冬天將熱量從土壤里轉(zhuǎn)移到房間里，如果這兩個(gè)熱量是基本平衡的，系統(tǒng)是安全和高效的，如果兩個(gè)熱量相差太遠(yuǎn)，輕則導(dǎo)致系統(tǒng)的能效比下降，重則導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，無法正常制冷和制熱。

　　

　　

　　

　　由于以上的缺點(diǎn)，地源熱泵的應(yīng)用受到一些限制，特別是對(duì)于我們這個(gè)人多地少的國(guó)家，即使歐洲國(guó)家，其地源熱泵的應(yīng)用也受到一些限制，其市場(chǎng)發(fā)展前景不如空氣源熱泵，下圖是歐洲2005年-2008年各種熱泵所占的市場(chǎng)份額。從圖中可以看出，2008年，空氣源熱泵占據(jù)了65%份額，地源只占據(jù)不到30%的份額，空氣源熱泵的市場(chǎng)份額呈逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)，而地源熱泵則呈下降趨勢(shì)。

　　

　

　　

　　空氣源熱泵是吸收環(huán)境中空氣的熱量，將環(huán)境中空氣的熱量通過熱泵轉(zhuǎn)移到房間中，自然界空氣的熱量也來自太陽(yáng)。但相比土壤比較穩(wěn)定的溫度而言，空氣的溫度波動(dòng)較大，并且濕度也是變化的?？諝庠礋岜妹黠@地克服了地源熱泵應(yīng)用的極限性，具有安裝簡(jiǎn)單方便，系統(tǒng)成本較低的特點(diǎn)。但空氣源熱泵的z*大的缺點(diǎn)是制熱量隨環(huán)境溫度的下降衰減較大。普通的空氣源熱泵的應(yīng)用的z*低環(huán)境溫度一般不低于-5℃，如果低于-5℃，普通的熱泵無法獲得理想的應(yīng)用效果，或者輔助熱源的規(guī)律較大。如何解決空氣源熱泵的衰減問題，是空氣源熱泵能否大規(guī)模在寒冷的氣候條件下應(yīng)用的關(guān)鍵。