热泵技术在建筑供热中的应用与节能

摘 要：本文对于我们国家热泵的工作原理进行了介绍，对比了热泵供热和传统供热形式上的差异，论述了热泵的种类和具体的工作特点，总结了热泵当前的节能效果，并且对于各类热泵未来的发展前景进行了展望。

关键词：建筑能耗；热泵；节能；供热方式

1 热泵的工作原理与供热

1.1 热泵的概念

將低温热能提升为高温热能的装置称为热泵。顾名思义，热泵就像一个泵。它可以将不能直接利用的低温热能（如自然空气，土壤和水中的低温热量）转化为可以利用的高温热能，并为其提供高温热能。人们使用可以节省热量（煤，天然气，石油，电力）。

1.2 热泵在科学能源利用中的作用

①热泵技术是应用低水平再生热量的重要技术。它通过热泵技术将储存在土壤，地下水，地表水或空气中的低温热量转化为高温热能，实现建筑物的供暖和生活热水。减少高等级能源的消耗；②热泵是合理使用高等级能源的典范。热泵技术采用高等级能源作为驱动动力机械的驱动能源，然后动力机械驱动工作机械（如热泵）将低温热能转化为高温热能，从而使其到达节约能源的目的，可以说这也是对高品位能源进行使用的主要方式。

1.3 热泵加热与传统加热方式的区别

①传统的加热方式使用高等级的热能（煤，天然气，石油，电力）在室内供应9千瓦，并通过建筑围护结构向室外空气传输9千瓦的热量，这成为低损失级热能。它最终变成了大气中的废热。虽然热量为9千瓦，但能量等级逐渐降低，这是能源利用的最大浪费；②热泵加热系统，向房间供应9千瓦，消耗3千瓦电力，从低温热源空气（也来自污水，地下水，土壤）吸取6千瓦热量，并通过热量向房间去进行供热。测量热泵的效率由加热效率cop表示。

2 空气源热泵工作原理与特点

空气源热泵的工作原理是利用室外空气作为低温热源，通过热泵系统将其转化为高温热源，为建筑物供热。它的主要特点如下：空气容易获得，不可以无穷无尽的被使用，可以免费使用；无机房，不占用建筑面积，室外机组设置在屋顶或技术层，可组合，安装方便；连接多个室内机，室内机多种多样，可根据室内装饰选择不同类型的室内机；冷热源相结合，夏季降温，冬季取暖，全年生活热水，每台机器多用途；可独立调节，自行设定温度，实现家庭计量，人们可以关机，节省运营成本；可以说一年中室外气温变化很大。当冬季温度降低时，热泵热量减少，建筑物所需的热量增加。当热泵机组不能满足使用要求时，可辅以电加热辅助。

3 污水水源热泵工作原理与特点

污水源热泵的工作原理是利用城市污水作为低温热源，通过热泵系统将其转化为高温热源，为建筑供热。其主要特点如下：城市污水很容易获得。原污水可以直接从城市管网中提取出来。在热泵系统吸收热量后，将其排放回城市污水管网。冬季主要污水温度相对稳定。低温热源的温度适合热泵的工作条件：热源共同使用，夏季冷却，冬季加热。它可以同时供应生活热水，可以在一台机器上使用。室外温度变化对污水温度影响较小，加热系数较高，一般可达4.0～4.5，节能效果显着；原污水质量差，含有大量悬浮物和腐蚀性物质。因此，原污水热泵系统的抗堵塞和防腐技术是关键。目前，我国有相关的专利产品-流路热交换器，解决了技术难题，为原污水热泵的应用铺平了道路。当应用原有的污水热泵时，应注意距离不应太远。一般在1000m以内，污水流量相对稳定，低峰值流量也应符合要求。因此，在中国建设污水处理厂的大型热泵站和集中供热也是非常有前景的。

4 土壤源热泵工作原理与特点

土壤源热泵是一种浸没式热交换器，在冬季从常温土壤吸收热量，并通过热泵系统将其转化为高温热源，为建筑物供热。其特点如下：浅层常温土壤全年波动较小，一般比年平均温度高1℃～2℃。在这种情况下，土源热泵可以稳定工作，加热系数高，一般可达3.5～4.0。当室外空气温度降低时，地下浅层土壤的常温相对稳定，浅层常温土壤温度不受影响，可保证正常供暖。冷热源相结合，夏季降温，冬季供应耐热，全年可用于生活热水，多用途。与空气源热泵相比，土源热泵是吸收热量，释放地下热量，减少空气中的热量释放，避免形成城市热岛现象。噪音的影响减少了。在土壤源热泵的应用中，冬季从浅层室温土壤中提取的热量大致等于夏季从土壤中释放的热量，差异一般小于10%，否则会影响长度。

5 房屋源热泵前景

经过多年的发展，热泵技术开始被使用在供热、制冷、供热水等人们生活的多个方面。日后对于热泵技术的研究主要为以下几个方面：①除了热泵技术与太阳能、生物质能等新能源相结合的研究不断深入外，随着土壤源与空气源复合型热泵机组得到开发，由其他热源有机结合的复合型热泵机组也将得到不断开发；②随着热泵技术应用于工业生产，出水温度更高，效率也更高，稳定性更好的高温热泵机组需要得到开发；③热泵技术与蓄热、热回收等技术相结合，开发更加节能的热泵系统。

6 结语

随着人们生活质量的提高和社会经济的快速发展，能源短缺已成为人们关注的焦点之一。地源热泵技术作为一种新型供热系统，已充分发挥其节能、高效的特点，并在技术和应用效果方面取得了明显成效，成为主要的绿色能源节能技术。 根据这一实际情况，相关人员对地源热泵技术进行更深入的分析，促进创新，消除技术本身的缺陷和问题，充分发挥作用，为用户提供更优质的服务。

参考文献：

[1]哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学[M].北京：高等教育出版社，2015.

[2]陆建瓴.地源热泵中央空调节能控制的系统研究[J].民营科技.2015（09）：203-204.

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