分析研究暖通空调领域热泵技术应用

寇 鹏 邢金成 孙 燕

（1.三星(中国) 投资有限公司，山东 济南 250000；2.山东省环能设计院股份有限公司，山东 济南 250000；3.山东省方圆经纬设计集团有限公司，山东 济南 250000）

从目前情况看，我国人口众多，对能源的需求很大，造成了能源的大量消耗。高楼大厦的建立少不了木材、电能等能源的消耗，而在建筑能源的消耗中，暖通空调能源的消耗占了大半部分，除此之外，人们对于生活质量水平的追求也越来越高，洗澡清洁造成水源和电能的大量消耗。因此，节能降耗日益备受关注。

1 热泵技术

从目前的发展情况来看，我国在热泵技术有很深的研究和考察，达到了节约能源和保护环境的目的，顺应了时代的可持续发展，是一种很全能的制热装置。值得注意的是空气源热泵有安装快捷方便的优点，但也有热力受到室内外温差较大的影响，会随着季节温度的变化随之变化。水源热泵和土壤源热泵两者称之为地源热泵系统，在冬季，从大地汲取热量，夏季从大地汲取冷量，再由热泵机组向建筑物提供冷热实现节能，而我国现在情况，对于土壤源热泵还在进行研究，通过进行地下埋管试验，才测量出传热数据等相关信息，为之后系统设计和运行积累一些实际考量经验结果。

2 热泵系统的基本原理及特点

2.1 空气源热泵

（1） 空气源热泵的工作原理。空气源热泵在热泵系统中的主要作用为对制冷系统中的制冷剂流动方向进行改变。在电力压缩机的作用下，让制冷剂在室内、外换热器、蒸发器以及冷凝器中进行循环流动，这个逆向流动的过程就是将室内、外冷、热空气进行转换的过程。在夏季室内空气热度较大时，可以利用热泵系统的空气源热泵将室内的热气排放到室外，进而达到制冷的效果。（2） 空气源热泵的特点。空气源热泵在应用的过程中，表现出很好的应用优势，集中体现在节能环保、安装便捷以及安全性能高等方面。但是随着空气源热泵应用范围的逐渐扩大，在实际应用中可以发现，空气源热泵的运行特点决定了其自身的制冷性能和供暖性能，还会受到安装区域气候和季节的影响。就北方地区来说，冬夏两季的气候差异较大，在冬季空气源热泵安装在室外部分的换热器会在冷空气的作用下，表层会产生薄霜。这无疑会对空气源热泵的供暖性能产生严重影响。空气源热泵在运行的过程中，一旦运行环境的温度较低，就会使性能下降，同时还会消耗大量的能源，对空气源热泵的环保性能和节能性能带来严重影响。

2.2 地源热泵

（1） 地下水源热泵的特点。地下水源热泵开发周期短、技术难度低，适用于地下水较丰富的地区。它是靠大量集中抽取地下水，换热后，回灌于地下；过度抽取会引起地面沉降；回灌过程处理不好，会污染地下水；需要打试验井来确定地下含水层和取水层，确定出水量和回灌量，进而确定井群数。（2） 地表水源热泵系统的特点。地表水源热泵系统是利用江、河、湖、海、水库等水体作为热泵冷热源，利用水下的热交换器与地表水进行地热能交换。地表水源热泵受地质条件限制，但全面调查水体参数资料有一定的难度。

3 热泵技术在暖通空调中的应用

3.1 空气源热泵的选择

空气源热泵在实际运行的过程中，是将空气作为低温热源，再在压缩机的作用下，实现空气的集热，进而提升空气的整体热度，为供暖和热水供应提供热源。就当前的应用情况来看，较为常用的热泵系统有分体式热泵空调机和大型风冷热泵机组等，这些机组在大型办公场所、运动馆以及图书馆等地较为常用。通常的作用是供暖或者提供热水。由于空气源热泵的主要热源为空气，在气候较为寒冷的北方，冬季气温往往处于零度以下，空气热源泵很难发挥供暖作用。

3.2 地下水源热泵的选择

地下水源热泵指的是充分利用该区域的地下水源进行取暖和制冷，我们还可以将其称之为深井回灌式水源热泵。该项技术并不是新提出的环保技术，而是在上个世纪90 年代的纺织厂中就已经采用深井回灌技术，对厂房的温度和湿度进行有效控制。为此，在采用该项技术进行暖通空调设计时，需要保证该区域具有充足的电能和地下水资源。

3.3 地表水源热泵的选择

地表水源热泵指的是将地表水作为低温热源的暖通设计。地表水源热泵在运行的过程中，对地表水的水流速度、地表的水量以及地表水温度均有较高的要求。在对以往的地表水源热泵应用的过程中，地表水源泵比较适用于海滨城市，具有附近水域较大，且水温在零度以上等特点。但是地表水源热泵中的换热器在运行的过程中会威胁到水体生态环境，这就要求相关的安装人员具备一定的专业能力，能够将换热器对水体生态环境的影响降至最低，避免出现大范围污染。在地表水源热泵是将水源直接抽取到热泵机组中，进行热能转换的过程，这种运行模式下，一旦水体中含有大量的杂物，必定会造成热泵机组损坏，严重的还可能对机组的元件造成腐蚀。为此，在进行地表水源热泵安装时，需要对区域水源情况、环境特点以及气候条件等进行全面思考。

热泵技术是在暖通空调能源消耗较大，对环境造成严重影响的基础上，所研发的一种新型供暖技术。热泵技术的有效应用，不仅可以提升暖通空调的供暖性能和制冷性能，还能同时降低能源的消耗量，提升暖通空调的整体环保性能。热泵技术包含多种类型，在安装的过程中，需要根据当地的气候环境以及区域经济特征，进行全面考虑之后，选择适当的热泵技术，进而达到提升暖通空调环保性能和节能性能的目的。