暖通空调领域新能源热泵技术的应用

张妍妍

(山东华宇工学院，山东 德州 253034)

1 热泵技术应用原理

1.1 供暖原理

供暖是能源热泵技术的主要作用之一。供暖工作主要依靠制冷剂、压缩器、冷凝器等几部分相互作用完成。在供暖工作开始前，要做好前期工作。应当在热泵系统中的制冷回路中放入适量的制冷剂，为供暖工作提供原料。检查热泵系统的电路设备，因为整个热泵系统的各个设备都是通过电流驱动[1]，在通电之后，压缩机就开始运转。压缩机的主要作用是将制冷剂压缩成高压高温气体，在通电之后就开始高速运行，其在运行过程中所产生的强大吸力会将制冷剂转化吸入压缩机进行压缩，并使其成为高温高压气体。冷凝器在供暖过程中主要起到冷凝作用。冷凝器可以使制冷剂成为制冷液体，并将其输送到蒸发器中。传热系统与蒸发器是相互连接的，蒸发器中的制冷液体可以通过压缩器吸收传热系统的热量，最终实现热交换。一般情况下，通过热交换后，会形成90℃的高温气体，再通过冷凝器将热量输入到空调的终端。

1.2 制冷原理

热泵的制冷原理与供暖原理相似。在制冷原理中依然要运用制冷回路。但是在制冷过程中需要借助转换阀来连接空调的终端和传热系统。在制冷过程中传热系统并不是与蒸发器相连，而是与冷凝器相连。在热交换过程中，主要是通过冷凝器与地下水将室内的热空气进行连接，实现热交换。蒸发器也是制冷环节的重要一环[2]。蒸发器主要起到吸收热量的作用，通过不断的吸收热量，制冷剂从液态变成气态不断循环往复最终完成制冷过程。新能源热泵最大的优势就是节能减排，在制冷过程中热泵系统会产生大量的余热，可以利用余热对生活用水进行加热，在加热过程中不仅不会浪费热量，也不会消耗其他能量。

2 热泵技术的特点

2.1 经济性

与传统的加热技术相比，热泵技术最大的特点就是经济性。之前利用石油、煤炭作为加热能源，与新能源热泵技术相比，不仅经济成本较高，还是不可再生资源，不符合节约能源保护环境的理念，也不利于我国能源结构的调整。在企业中如果还使用石油、煤炭作为加热原料，不仅会提高企业的运行成本，还会造成环境治理成本。采用新能源热泵技术能够提高企业的利润，增强企业的市场竞争力[3]。新能源热泵技术在使用过程中也具有经济性，不会受到周围环境的影响，更具有便利性。地源热量的存储量较大，方便采集和使用。热泵技术的投资收益较大，回收期较短。一般情况下，污水源热泵系统的静态回收期为3.5年，动态回收期为4.1年，内部收益率可达21%。因此与传统暖通空调的应用系统相比，具有较大的经济性。

2.2 环保性

与其他能源热泵技术相比，新能源热泵技术更具有环保性。在传统供暖模式下，主要采用点供暖的供暖方式，在其他条件不变的情况下，新能源热泵技术所造成的污染更小。使用地热能供暖的方式比运用电热能供暖污染减少60%左右。即使跟环保性较强的空气源热泵技术相比，地源热泵技术所造成的污染也要远远减少。环保性是新能源热泵技术最典型的特征，其利用这个优势，在暖通空调领域不断扩展。

3 暖通空调领域新能源热泵技术应用

3.1 污水源热泵技术

污水源热泵技术主要采用污水作为供热原料，实际应用效果会受到当地污水的温度、污水的性能等因素的影响。污水的性能较好、稳定性较高，其能够发挥的作用就越大，污水热泵技术能够得到更好的应用。污水源热泵技术主要是以污水作为冷热源，采用热泵原理实现供暖、制冷，为建筑领域提供了更加经济的热泵技术。污水源热泵技术不仅可以为企业带来巨大的经济效益，还可以为国家的节能减排作出重大贡献，有效缓解能源短缺、环境污染等问题。采用污水源热泵技术的主要优势有以下几个方面：第一，污水源热泵技术是以城市污水为主要原料，通过该技术可以对废水进行回收利用，减少了水资源的浪费[4]。第二，污水源热泵技术不仅有加热的功效，同时还有制冷的功能，运用一项技术可以达到加热与制冷的效果，其更具有便利性，同时也节约了大量的应用设备，为企业减少成本。第三，污水源热泵技术具有环保性的特点，其在应用过程中不会产生污染废物，也不会破坏周边环境。但是目前污水源热泵技术在应用过程中还存在着一定的缺陷，需要进一步发展和完善。

3.2 地源热泵技术

与传统的气泵技术相比，地源热泵技术优势显著。第一，地源热泵技术的工作原理是通过影响土壤的温度实现供暖和制冷，在应用过程中不会破坏地下水的水质，也不会污染地下土壤，具有清洁性的特征。第二，地源热泵技术在应用过程中不仅可以有效完成制冷、供暖工作，还可以保护其他设备，延长其他设备的使用寿命，具有很强的经济性。秋冬时节，暖通空调领域需要借助地源热泵技术开始供暖。地源热泵以变流器为媒介，将地下热量输送到地表，达到加热的目的。在热量传递的过程中，地面管道周围的温度会下降，避免出现管道开裂等问题，延长了管道的使用寿命。夏天，地源热泵技术也会应用到制冷中，运作原理与供暖相似，都是运用变流器实现能量的交互，地源热泵会将冷气产到地表，同时提高管道周围环境的温度，避免管道冻裂，延长管道的使用寿命。

3.3 地下水热泵技术

地下水热泵应用技术和污水源热泵技术相似，都是运用水来达到供暖和制冷的效果。但是两者最大的区别就是水源不同。污水源热泵主要是以城市污水为系统运作基础，而地下水热泵技术则是充分利用地下水资源，实现热量交换。第一，地下深井水的优势是稳定性强、性能好，利用地下水实现热量交换更具有稳定性。第二，地下水热泵不同于其他的设备，其占地面积小，应用方便，故障率比较低。可以提高供暖、制冷的效率，设备出现故障的概率较低能够为企业节约大量的维修成本。第三，从施工角度看，地下水热泵技术施工比较简单、流程少，施工技术成熟，施工成本比较低。但是地下水热泵技术还存在着一定的弊端，在抽取地下水的过程中如果不重视对地下水的保护，会破坏地下水。在抽取地下水时也容易发生倒灌等问题，对周围的环境产生不利影响。

3.4 太阳能节能热泵技术

太阳能是最清洁、最丰富的能源，取之不尽，用之不竭，因此在暖通空调领域比较受欢迎。太阳能节能热泵技术是可以充分利用自然条件的一项新能源技术。太阳能节能热泵技术是以太阳能为能源进行热量交换，同时该技术也是暖通空调领域较为常用的一项技术。系统在运行过程中主要通过集热器将太阳能转化为热能，再通过传输设备将热能转移到换热中心换成热水，输送到地板，实现供暖效果。