热泵技术在建筑中的应用
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【摘 要】 本文针对热泵的原理、特点及其在建筑中的应用进行了简要的分析，通过对热泵技术进行分析，可以进行节能减排和环保都有着十分重要的意义。
【关键词】 热泵 节能 环保
现如今，能源问题已经成为国际社会热议的焦点。在我们寻找到适合人类使用的新能源以前，减少能源的消耗可能是延缓人类现阶段能源枯竭的最直接最容易做到的方法。随着经济发展与人民生活水平提高，建筑能耗在国家总能耗中已占据越来越重要的地位。
热泵作为高效集热并转移热量的装置，它以消耗少量高质能（机械能、电能等）或高温位热能为代价，通过热力循环，把热能由低温位移至高温位，它最适合用于低位热能的回收和利用。由于热泵运转所需要的能量只是它提供的全部能量的一小部分，因此，它具有显著的节能效果，并对于合理利用能源、减轻环境污染具有重大的意义。
1 热泵的环保意义
热泵的节能效果可以用其制热性能系数来反映，所谓制热性能系数是指热泵在额定工况下的制热量与其耗功量的比值，通常用符号εh来表示，它是一个无因次量，表示了热泵的制热量是消耗功率的εh倍。如某台热泵的εh为3.5，则消耗1kW的电能，用户便可获得3.5kW的热量。
热泵作为热源，其用能合理，可以利用一切自然能源和排热能源，提高能源的利用效率，节省矿物燃料等常规能源，减少矿物燃料燃烧过程对生态环境的污染，对改进城市卫生，利于生态平衡有重大意义。
伴随着城市可持续发展的要求，公用设备工程师在民用建筑设计领域中应充分意识到并肩负起自己的责任。在实际工程中确定各种系统和选用各种设备时，应尽可能利用太阳能等新能源和可再生能源替代常规能源，以减少建筑能耗对常规能源的依赖关系，降低建筑能耗占我国总能耗的比例，并提高常规能源的利用率，无论从经济角度还是环境角度，都具有重大的现实意义。
热泵作为一种建筑节能新技术，它的广泛应用符合城市发展和环境保护的可持续发展要求。热泵在民用建筑中的应用就是综合利用太阳能、地热能、风能等绿色能源及其复合系统，全面解决建筑物供热、采暖、制冷空调等能耗问题。下面以几种常见的不同建筑类型来介绍热泵在其中的应用。
2.1 别墅
用于别墅的热泵，其热源主要为空气源。热泵在别墅中主要应用于中央恒温热水系统，可分为采暖、供应热水及二者合用三个系统。单纯用于冬季采暖的热水系统，采用风冷热泵热水机组产生热水供给风机盘管、暖气片、或者地板辐射管道系统中采暖。
单纯用于供应热水的系统由热泵热水机组和闭式压力水箱组成，机组产生的热水储存在水箱中，利用自来水压力顶出热水供给各用水点，热水即开即用，无需等待，提高舒适性。冬季采暖和同时供应热水的恒温系统，可以采用开式或闭式水箱和风冷热泵热水机组，根据负荷变化调节开启热泵机组的台数，采暖系统中安装截止阀，在非采暖季节关闭采暖回路。
2.2 住宅
各种不同类型热源的热泵在住宅中都有较为广泛的应用，自20世纪90年代起，窗式和分体式热泵空调器开始步入我国普通百姓的家庭，目前家用空调器总量的60%以上为热泵型，且多采用变频控制和模糊控制新技术。
改革开放以来，我国的城市建设日新月异，但在相当长的时期内却忽视了城市的可持续发展要求。北京在申办2008年奥运会之初就提出了绿色奥运的理念，在申办成功后的场馆规划设计与建设中也很好地贯彻了这个理念。以此为契机，21世纪的城市建设应融入创建“绿色生态建筑”的构想，能耗指标将成为其中一个重要依据，而太阳能热泵技术的推广应用无疑在其中找到了一个平衡点。住宅在我国的城市建设中占有相当大的比重，应加大太阳能和太阳能热泵技术与建筑一体化在住宅建设中的实施力度。根据太阳能的利用方式，太阳能热泵可分为直接蒸发式太阳能热泵和采取太阳能制取的热水作为低温热源的水源热泵。直蒸发式太阳能热泵就是将热泵机组的蒸发器做成太阳集热器，蒸发器也就成了“热源”。太阳集热器可以做成建筑物的一个零部件，南向放置在建筑的坡屋面上；亦可以挂在室外墙壁上或阳台、过道等空气流通处。采取太阳能制取的热水作为低温热源的水源热泵是指热泵与太阳能热水器的复合装置，这样热泵运行工况趋于稳定。太阳能热泵既能够提供生活用热水，又能兼顾采暖和制冷空调，可以是整体式的，亦可以是分体式的，形式多样，安装灵活，便于在太阳能建筑一体化上的安装和太阳能在建筑上的综合利用。
2.3 公共建筑
热泵技术应用于酒店、医院等公共建筑，其热源多为利用地下浅层低温地热资源（如地下水、土壤、地表水），采用这些热源的热泵统称为地源热泵。由于地球浅表层（5m～400m）是一个巨大的恒温体系，夏季比环境空气温度低，冬季比环境空气温度高，是热泵很好的冷、热源，这种温度特性使地源热泵比采用常规能源的系统运行更加稳定可靠，运行效率高，节能明显。目前地源热泵系统的运行模式主要有：地源热泵制冷空调、地源热泵供热采暖、地源热泵同时供冷供热。
由于以地表水作为低位热源受外部环境条件制约明显，而以土壤作为低位热源的热泵系统投资较大，不易推广。在工程实例中，以地下深井水作为低位热源的地源热泵居多，对水井的要求有：出水量应满足工程上的负荷需要；水温应适宜，以不低于10℃为宜；水质稳定适宜，防止对管道、设备产生腐蚀、结垢等。深井水源热泵在公共建筑中多用于同时供冷供热，系统主要由热水循环泵、冷冻水泵、热水储罐、抽水井、回灌井及相应辅助设备构成。
空调季节热泵处于制热制冷运行工况，蒸发器的冷量供给室内空调，从冷凝器产生的热量加热生活热水。冬季不需要空调时，将蒸发器进出口与井水循环系统连接，井水作为低温热源，为加热生活热水提供所需要的热量。深井水源热泵系统以电为动力，运行时不产生固液废弃物，抽取的地下水实行封闭式回灌，对地下水资源和地质地貌不产生破坏作用。
3 结语
热泵在实际工程应用中，要根据各地的气候特点和环境条件，在保护生态环境的前提下，考虑到容易取得、投资少、热容量大、无腐蚀、热泵安装使用方便、运行时工况稳定等因素，因地制宜地选择热泵的热源并确定热泵系统类型。在与太阳能及其他能源结合的复合能量热泵系统中，要注意各种能量的优化配置，以达到扬长避短、充分发挥优势的目的。
参考文献：
[1]龙惟定.建筑节能与建筑能效管理[M].中国建筑工业出版社.
[2]江亿.我国建筑能耗趋势与节能重点[J].建设科技（绿色建筑特刊）.