天普新能源科技有限公司/劉文慶、楊曉敬、李強

0前言

北方冬季采暖傳統(tǒng)能源消耗主要依靠礦物質燃燒獲得，礦物質能源是不可再生的一次性能源，而且燃燒過程中會產(chǎn)生大量污染物，嚴重污染生存環(huán)境。

近幾年政府及有關部門花大力氣整治大氣環(huán)境，逐步取消燃煤及其他礦物質能源利用。鼓勵可再生的新能源利用技術及設備，政府財政部門給予新能源利用單位一次性資金補助。

1能源區(qū)分

不可再生的一次性礦物質能源包括：煤、油、天然氣等；可再生的環(huán)保新能源包括：太陽能、風能、地熱能及潮汐能等。其中地熱能及太陽能是綠色環(huán)保的新型可再生能源，資源儲量大，分布廣。熱泵是一種節(jié)能環(huán)保技術，能夠實現(xiàn)地熱能、余熱等資源的清潔高效利用。采用地熱能和發(fā)展熱泵系統(tǒng)，對優(yōu)化能源結構，減緩資源壓力，改善大氣環(huán)境具有重要意義。

2新能源技術及分析對比

2.1太陽能

主要功能：洗浴熱水、采暖

太陽能熱水、采暖的利用較為便利及技術相對成熟，太陽能洗浴熱水技術已有30余年歷史，得到人們廣泛認可及應用。太陽能洗浴熱水系統(tǒng)運行原理如圖1所示。

弊端：受氣候及光照密度影響較大，部分時間不能獨立完成工作，必須采用其它能源輔助達到加熱及采暖目的。

結論：太陽能加熱洗浴熱水項目比較常見及成熟，建筑采暖技術還須加強。

2.2空氣源熱泵

主要功能：采暖、制冷及洗浴熱水

空氣源熱泵技術已有20余年歷史，初期時一般利用其加熱洗浴熱水，近10幾年逐步拓展到建筑采暖及制冷項目中。空氣源熱泵熱源來自空氣，只要輸入少部分電能，熱泵循環(huán)過程中便可在空氣中挖掘大量熱能，經(jīng)過提升壓力和升高溫度加以利用。與太陽能相比幾乎不受天氣影響，低溫型空氣源熱泵在-25℃以上的環(huán)境溫度均能正常高效運行，能效比（COP）一般在2.0~4.0之間。空氣源熱泵系統(tǒng)運行原理如圖2所示。

弊端：運行效率會隨環(huán)境溫度降低而下降，另外環(huán)境溫度低于5℃時，由于空氣含濕量高，導致蒸發(fā)器表面結霜，機組會自動啟動化霜程序，由化霜消耗的能量約占10%，嚴寒地區(qū)（環(huán)境溫度低于-25℃）不宜推廣空氣源熱泵。

結論：空氣源熱泵技術較成熟，適合中小型建筑體采暖及制冷。冬季結合室內地板低溫輻射采暖，夏季配合風機盤管制冷，在北方能出色完成采暖任務。

2.3地源熱泵

主要功能：采暖、制冷及洗浴熱水

地源熱泵技術自2007年起呈井噴式增長，現(xiàn)已普遍被大家了解及認可。地源熱泵熱源來自地下，溫度利用深度一般60m~120m，30m以下地下不受氣候影響，四季恒溫，地源熱泵運行穩(wěn)定，與空氣源熱泵相比，沒有除霜能耗，效率提高約20%。

地源熱泵系統(tǒng)管道及設備隱藏式安裝，樓頂不設冷卻塔及墻體沒有外掛機，保持建筑完整及美觀。地源熱泵系統(tǒng)運行原理如圖3所示。

弊端：地源熱泵熱源來自地下，必須在地下鉆井，井內鋪設換熱系統(tǒng)，鉆井施工量大，鉆進位置一般會占用單位綠化帶或停車場等位置，換熱系統(tǒng)鋪設完畢后，地面恢復平整保證原有設計功能。鉆進鋪設地下?lián)Q熱系統(tǒng)增加了投資，一般土層地質鉆井費用及材料費用約占總投資的30%，巖石地質層該項費用有所增加。

結論：地源熱泵熱源溫度使其運行效率提高，并且沒有頻繁化霜動作，運行更加穩(wěn)定是其最大優(yōu)勢，是大、中型建筑采暖及制冷首選技術。

2.4空氣源熱泵直供式無水采暖

主要功能：采暖及制冷

該技術不足10年，直供式無水采暖系統(tǒng)與其它采暖系統(tǒng)相比，省去水路循環(huán)系統(tǒng)，徹底解決防凍難題。沒有熱泵與水路循環(huán)熱量傳遞，去除水泵功耗，減少二次換熱與管路熱損。系統(tǒng)可微小型化，小到每間房配一套獨立系統(tǒng)，操控及運行極為靈活。結合其優(yōu)勢，系統(tǒng)效率提高約20%。空氣源熱泵直供式無水采暖如圖4所示。

結論：其它采暖設備必有水泵功耗，水泵功耗約占總運行費用的15%，直供式無水采暖技術，獨特的無水泵系統(tǒng)及降低換熱損失設計，有效提高了運行效率，明顯降低了耗電量。適合家用及其它以居住類為主的獨立建筑及建筑群體。