超低环温空气源热泵在高寒地区建筑供暖中的应用研究

齐明 新疆鑫邦房地产开发有限公司

一、超低环温空气源热泵原理及性能

在不同的供热方式中，空调和一般的供热设备不仅会消耗较多的能源，还会对环境造成较大的破坏。高寒地区如果使用普通燃煤锅炉的供热方式，不仅会带来环境污染的问题，而且很难体现出经济效益，实际供暖效果难以提升。

采用煤改电锅炉供暖的方式，由于电能消耗太大，费用过大，很多用户难以承受。使用超低环温空气源热泵方式供热，实际的供热效果更好，不会对环境产生较大的破坏，属于可持续发展技术。采用这种技术时，实际的热源来自空气，也就是通过压缩空气和吸收其中的热量，经过一定的媒介传递，对水箱中的水加热处理，实现空气中热源的传递，实现供暖。在不断的技术创新和完善中，超低环温空气源热泵有效提升了对空气热源的吸收，供暖的效果也获得了较大的提升。

空气源热泵主要由蒸发器、压缩机、冷凝器、储液罐、过滤器、膨胀阀组成。超低环温空气源热泵在工作时主要依据以下原理[1]。

在使用过程中，液态工质在蒸发器内吸收空气中的热量而蒸发形成蒸汽（汽化），然后经压缩机压缩成高温高压气体，进入冷凝器内冷凝成液态（液化）把吸收的热量传递给需要加热的水中，液态工质经膨胀阀降压膨胀后，回到蒸发器内重新吸收热量并蒸发，如此往复不断吸收空气中的热量而输出加热暖气管道的水达到预设的温度。

空气源热泵实现了空气中热源的有效吸收和利用，能够实现供暖。在高寒地区超低环温下，由于蒸发温度过低，引起蒸发量少，导致压缩机回气量少，影响冷凝放热，因此，超低环温空气源热泵增加了一条连通压缩机的喷射支路。

当压缩机回气量不够时，喷射支路会给压缩机补气使冷凝器的放热量提高，它在极低的环境温度下仍能制热，也可以采取二次空气源加热或太阳能辅助空气加热，满足高寒地区人们的采暖需求[2]。

在这样的运行原理中，最重要的是热泵的使用。热泵主要由压缩机、冷凝器、节流元件、蒸发器组成，这几个部件之间会形成闭环，属于一个封闭的系统。在超低环温空气源热泵系统中，要实现对空气中热能的吸收和利用，就需要使用制冷剂。制冷剂的主要作用就是在系统中经过压缩、冷凝、膨胀和蒸发四个过程的不断循环，实现在低温环境中吸收空气热量，加工使用，进而释放热量。

在这个系统中，实际的性能如何，也就会直接影响供暖的效果。要保障供暖的稳定和实际的效果，就需要重视对相关系统的运行，进行管理和控制，提升超低环温空气源热泵的运行效益[3]。

二、超低环温空气源热泵在高寒地区建筑供暖中应用的优势

高寒地区的建筑供暖比其他地区的供暖需求更高，主要是因为高寒地区的温度更低，在供暖过程中，如果使用一般的技术和设施，将难以达到较好的供暖效果，会造成较大的能源消耗。

为满足建筑的供暖需求，提高人们的生活水平，就需要使用超低环温空气源热泵这样的设备。也只有这样的设备才能有效满足高寒地区的采暖需要，由于普通的空气源热泵在使用过程中难以满足高寒地区的供暖要求，其供暖的能力较低，使用超低环温空气源热泵能够很好地解决普通空气源热泵供暖不良的问题，提升供暖水平，更好地满足高寒地区民众的采暖需求，促进高寒地区的经济发展和社会进步。

从上述相关超低环温空气源热泵的运行原理和性能方面可以发现，其在实际使用过程中是在一定的封闭系统中闭环运行的，具有实用性、经济性、环保性的优点。

（一）实用性优势

在高寒地区，供暖方式一般有空调、热风、地板辐射采暖及散热器采暖等，不同的供暖方式都能够达到一定的供暖效果，但不同之处在于是否实用。使用普通空调采暖，需要达到一定的温度才能使房间内的温度升高；如果空调供暖能力不足，则难以达到较好的供暖效果。使用热风和散热器的方式供暖需要更大的能耗，在使用过程中还存在一定的危险，危险水平随着能耗提升和使用频率的增加而提高。

在此情况下，使用超低环温空气源热泵就能更好地展现其独特的实用性价值，主要在于超低环温空气源热泵的使用过程中，无须与普通的空调和散热器一样消耗较多的能源，使用过程更加安全和稳定，这样也就有效保障了使用方面的安全，具有很高的实用性。

（二）经济性优势

对于热泵的热源使用而言，有以下几种方式：一是土壤热源；二是水热源；三是空气热源。在这三种常见的热源中，空气热源属于最为经济的一种，在使用过程中经济优势非常明显，在安装和维修相关设备时更能体现其经济优势。

无论利用哪种形式的热源，都需要压缩器和换热器等部件和设备，水热源和土壤热源的获取和利用中需要将一部分设备装在地下，安装和后期维护的成本都会提升，相关难度也更大。使用空气源热泵，所有大型部件和设施都在地上，因此安装和后续的维修维护都更加方便。此外，每平方米的使用成本中，空气源热泵更少，具有明显的经济优势。

（三）环保性优势

以上三种热源中，空气热源的环保性优势更加明显。因为使用的热源主要来自空气，因此无论对空气的获取、利用还是释放，都不会对空气造成较大污染，环保优势比较明显。

在具体使用过程中，其较之土壤热源热泵和水热源热泵也更能体现环保优势。土壤热源和水热源在使用过程中会对土壤和地下水产生一定的影响，而空气源不会对空气产生污染和破坏，只是获取其中的热量，因此更加环保和稳定。

三、超低环温空气源热泵在高寒地区建筑供暖中的具体应用

对于超低环温空气源热泵的实际使用而言，需要重视分析使用环境，这样可以根据环境特点和实际使用需求合理设置超低环温空气源热泵，达到更好的使用效果。超低环温空气源热泵与普通的供暖设备存在较大的不同，在使用过程中，要重视其产生的价值和效益，进行合理的维护和管理，保证其稳定的使用。

从现实情况看，超低环温空气源热泵在高寒地区中的适用范围有待扩大，主要是因为这种装置的安装和使用过程需要一定的成本投入，还包括相关技术投入与资源投入，需要多方面的有力支持才能使这种设备获得有效的推广和应用，可以为高寒地区的建筑采暖提供更大的保障和支持。

（一）项目概况

超低环温空气源热泵更加适用于我国西北部的高寒地区，因此根据其实际使用特点和环境，选择我国西北部新疆阿勒泰地区项目。该地区冬季温度最低可达-31℃。该地区某小区在建筑外墙部位做好了外墙保温措施，这样可以有效保障建筑温度稳定。在这一项目的具体实施过程中，项目要求冬季采暖温度不低于18℃。

因此，需要据此安装和设置超低环温空气源热泵，满足具体的采暖需求。实际上，在高寒地区中，不同的区域会存在不同的低温表现，高寒地区中的温差较大，实际需要安装和设置的超低环温空气源热泵的规格和相关设备大小也不同。根据实际情况设置合适的装置，更能达到良好的供暖效果，进一步节约电能，提升效益[4]。

（二）热源比选

由于高寒地区一般较为偏远，在供暖过程中，市政供暖往往难以覆盖。在具体选择的项目中，该项目未接入天然气，因此无法使用燃气锅炉。在这样的情况下，使用其他方式，例如燃煤锅炉、电锅炉也不可行，主要是因为国家对此有相关的规定和要求，再就是环保和经济方面的现实情况，不适合使用这些取暖方式。可以使用的太阳能等清洁能源，也会由于地区光照的影响而无法有效利用。综合考虑下，热泵属于最优选择。但不同的热源方式实际产生的效益和供暖效果也会存在较大的不同，不同地区对于不同热源的使用也必然会受到环境的影响。

通过分析各热源发现，使用空气热源较为可靠和稳定，其经济效益和环保效益更加明显。因为在高寒地区，无论在什么地方，空气的获取都更为简单和便捷。只要有空气的存在，就可以使用空气源热泵，合理设置超低环温空气源热泵，克服普通空气源热泵的缺点和不足，可以达到更好的供暖效果，如表1 所示。

表1 超低环温空气源热泵与电锅炉对比

（三）系统设计

系统的设计应主要考虑供暖范围中的供暖需求，以此为基础确定相关的机组数量和规格，以满足最大供暖载荷为基本要求，这样可以使得相关设施的使用能够为各区域提供稳定有效的供暖。由于区域属于高寒地区，室内外的温差较大，只有合理设置水箱的位置和循环设备的位置，才能有效保障系统的稳定运行。同时，要重视补水和水循环的控制，否则可能由于室外的温度过低，导致水循环停止，可能造成水管冻裂，影响经济效益和使用效益。

（四）效果分析

对于实际使用效果而言，可以与以往的供暖效果对比，进而获悉超低环温空气源热泵的使用效益和供暖效果，也可以对比和分析其他高寒地区的供暖情况，更加清晰地呈现超低环温空气源热泵的使用效果。

由于高寒地区不同区域使用超低环温空气源热泵可能存在成本差异，在分析效果时，重视供暖效果与稳定性的对比非常重要。得出的对比结果可以为之后的设备维护和管理，为建设新的超低环温空气源热泵系统提供帮助和指导。

从现实情况看，使用超低环温空气源热泵能够产生较好的效果，满足取暖方面的基本需求，更好地解决高寒地区采暖困难的问题，使得该供暖方式在高寒地区能够获得稳定的发展。

四、结语

超低环温空气源热泵属于现代化社会发展过程中的创新设备，能够有效解决高寒地区的采暖问题。与普通空气源热泵相比，超低环温空气源热泵具有实用性、经济性、环保性方面的优势。根据高寒地区的建筑采暖需求及环境特点，合理设置和使用超低环温空气源热泵系统，能够有效提升采暖效果。