空气热能纳入可再生能源的建筑应用技术研究

陈 辉

（中国联合工程有限公司，浙江杭州310052）

0 引言

随着科学技术的不断进步，对能源要求不断提高，为了保障国家能源安全，习近平主席在2014年就提出了能源生产和消费革命，要调整能源消费结构。当前，可再生能源得到了很多国家的重视和开发，这也是中国可持续发展的战略要求。空气热能可以直接获取，其是一种可再生的能源，不但可以减少能耗、改善环境，而且很大程度上可以提供生活所需能源。将空气热能纳入可再生能源，拓展可再生资源的范围，可以更好地处理建筑问题。

1 可再生能源的定义

太阳能、风能、潮汐能、地热能等都属于可再生能源，是取之不尽、用之不竭的可再生能源，是大自然对人类的馈赠。易于开采、资源相对丰富、对环境所造成的伤害非常小等等，这些都是可再生能源所具备的优点。多少年来，石油一直是与民生相关的重要资源，不少国家为石油而大打出手，但是经过多年的开采和利用，石油资源已逐渐枯竭，这使得人们开始重视起可再生能源。

可再生能源一直作为一种保护者存在于生活之中，被人类所依赖并无数次地反复利用。对于石油、天然气等等化石能源而言，它们其实是太阳能转化而来的能源，是经过长久的演化而形成的。

2 空气热能纳入可再生能源

根据国际上对可再生能源的定义，空气热能可以被纳入可再生能源的范畴之内[1]。在欧美、日本等国家，早在很多年前就将空气热能泵纳入可再生能源的技术范畴之内。2009年，欧盟已经将空气热能纳入了可再生能源。

中国已经是空气热能一个重要的应用市场，发展相对成熟，大部分地区已经支持、鼓励空气源热水器的应用。所以，将空气热能纳入可再生能源范畴是全球化的趋势，将空气热能纳入可再生能源得到了普遍支持。

3 空气热能的建筑应用

3.1 空气热能泵

空气热能泵，顾名思义，类似于泵的原理，利用高度差使热量从低位热源空气流向高位热源，从而节省能源。大自然中一些物质不能直接把低位热能转化为有价值的高位热能，通过空气热能泵，可以尽可能地节省一部分不可再生的高位热能资源[2]。

热泵作为节约能源的装置，它利用的是在地球上广泛存在的空气的低位热源。空气易于简单获取，成本价格较低。并且空气源热泵相较于其他工业产品，安装和使用都非常方便。在中国，这种空气源热泵发展较缓慢，但到现在也已经有很多种适用于不同地方的热能泵组。

空气热能泵的效率和实用价值都非常高，它不仅可以全天候工作，提供每个家庭的生活所需，还可以在完美完成每个任务的基础上最大程度降低能耗。过去，太阳能热水器是很多家庭必备的，随着时代的发展，太阳能热水器不再能很好地适应人们日渐增长的需求。西方日常生活中主要用的是热水，冷水的使用率不及热水的1/9，所以空气热能泵在欧美国家的市场占有率是非常高的，而在中国，它的市场非常小。相关数据显示，在美国购置空气能热水器，居民该项支出额的30%可以抵所得税，这也是其在欧美国家应用范围广的原因之一。

相较于太阳能热水器，空气能热水器的实用性更高，它可以持久地在简单条件下工作。只要有空气，即使没有水，也能产生热量，再加上很容易达到的温度，就可以一整天不停息地工作。更方便的是，使用空气能热水器可以避免电热水器漏电等危险的后果。在建筑应用中，高安全性、高实用性、高效性是它独有的优点。

3.2 空气热能空调

空气热能空调，是在热泵热水器和空调的基础上相结合而形成的一种新型的多用机器[3]，它不仅仅是一个空调或热水器的功能，而是一种综合体，不但可以提供热水，还可以提供冷气。对于普通家庭来说，分离式装一个空调和一个热水器不但占用空间，并且耗能极大，分季节地使用使这两种工具不能很好地发挥自己的作用。而空气热能空调就很好地解决了这一大难题，一体机可以相互装换根据所需来进行调节。

这种空气热能空调适合于冷暖环境都需要的场合。相比于传统的电热水器，空气热能空调要节约大概80%的电量；相较于太阳能热水器，可以节约30%左右的能源。将空气热能空调应用到建筑中去，既节约了空间，也提高了能源的利用率，更加环保，更加高效。

3.3 空气热能回收机

空气热能回收机是现代新兴的高科技节能装备[4]，它主要利用压缩机高温油气功能，通过热交换方式提高热能利用率。空气热能回收机中一个重要的组成是空压机，空气热能回收机主要收集的就是空压机运行中所产生的能量，从而实现废物的高效利用。

当高温油气被压缩的时候，热能通过热交换就能传递给常温下的水。油气在体系中循环，通过不断的物理反应，形成一个循环的过程。这种应用将能量不断循环，很大程度上减少了能量上的损失，将空气热能的使用推向了更高的层次。

4 空气热能在建筑应用中应该注意的问题

4.1 消费者对空气热能的认知

在中国，空气热能的市场虽然很大，但它对于普通消费者来说还是一个新生事物。人们传统的思想限制了它的发展，这样高效率地将空气热能转换为更多的能量的理念在很多人心中是不可能实现的。在人们的传统思想中，空调、热水器等生活电器都是高耗能电器，而且中国大部分企业都没有普及这种与空气热能相关的电器，这使得空气热能在应用方面还处于一个封闭的状态，要想打破僵局，还需要很长一段时间。

4.2 空气热能机器的安装问题

空气热能机器相比较于传统机器而言存在着难以安装的问题。目前，市场上与空气热能相关的电器体型都非常大，只适用于面积较大、空旷的建筑，不适用于普通家庭建筑。并且，空气热能对于温度的要求比较高，要求环境温度在零度以上，这就限制了大部分低温地区的使用和安装。

4.3 制造和维修问题

配置越高，它的费用和代价也就越高。在建筑应用上，这种新兴的应用空气热能技术的机器造价非常高，一般人群难以负担它的费用。昂贵的原因一是它是前沿的、高效利用空气的技术，二是它所用材料的价值非常高。

空气热能机器普遍内部结构复杂，一旦损坏，其维修费用也不容小觑。并且在中国一些稍微偏远的地区，使用空气热能的机器一旦损坏，没有先进的技术根本无法修理。这些因素都限制了它的应用与发展。

5 结语

空气热能被纳入可再生能源的建筑应用是未来发展的前景，要顺应这种趋势，就要不断解决空气热能发展过程中所存在的问题。空气热能作为一种新生能源，它的市场是非常广泛的。中国应重视空气热能的发展，使其得到合理的建筑应用，从而为国家的节能减排贡献出无穷的力量。