摘要：传统空气源热泵会受到环境的影响，尤其是在低温地区，制热量和制热效率都会随着温度的下降而下降，甚至无法使用。针对这种情况，研究人员研发出了超低温空气源热泵，在严寒地区的建筑供暖问题提供了新的方式。本文针对超低温空气源热泵在建筑供暖中的应用进行了探究。
关键词：超低环温空气源热泵；建筑供暖；应用
随着我国经济的不断发展，能源短缺的问题越来越严重，化石能源的利用也造成了环境问题。在建筑消耗中，供暖和空调占比最大。为此，国家开始推动新能源技术，空气源热泵只需要消耗少量电能，就可以用于建筑供暖，并能有效减少能源消耗。但是在高寒地带，传统的空气源热泵会受到环境的影响，难以保持高效率供暖，容易造成一系列的问题。采用超低环温空气源热泵就能够避免这些问题，在低温环境下仍然可以高效的制热。因此，国家应该加强对超低环温空气源热泵的推广，从而发挥出其真正的效用。
一、超低环温空气源热泵的原理和性能
超低环温空气源热泵是一种能够在超低温环境下吸收和转移热量，从而实现制热功能的一种新型热泵系统。超低环温空气源热泵由压缩机、蒸发器、冷凝器、节流机构构成，系统遵循逆卡诺原理。在系统运作的过程中，蒸发器中的低温液态制冷剂会快速从外部空气中吸收热量，并经过汽化转变为低温蒸汽。压缩机在吸收蒸汽后，会将低压蒸汽压缩成高压蒸汽排出。高压气态制冷剂被冷凝器吸收之后，会和加热物质实现热交换，从而释放热量，使冷凝液化成为高压液体。再经过节流机构时，液体压力逐渐下降，成为低温低压的液体，并进入蒸发器实现热循环。超低环温空气源热泵是更具高寒地区的环境与气候特点设计而成，将传统的制冷剂、压缩机等设备进行优化，能够解决超传统空气源热泵在高寒地区供热不足的问题。从性能上来看，超低环温空气源热泵在循环的过程中有电能的输入，电能是做功能力的高品位能，环境中的能是基本失去做功能力的低品位能，热泵是利用少部分高品位能把低品位能提高至中品位能 [1]。
二、超低环温空气源热泵的应用优势
（一）经济
超低环温空气源热泵的使用费用比较低。当下，热泵热源主要有三种：水源、空气源、土壤源。不同的热源需要不同的压缩器。和其它两种热源相比较，空气源的换热器较大，可有效扩大供热范围。除此之外，空气源热泵的施工造价和运行成本低，效益高，每平米所需的供热费用也低于其它设备。电热设备每天需要运行十六小时，每平米供热价格为52.6元；水热泵供暖设备每天运行需要二十四小时，每平方米供热价格大概在28元。但空气源热泵可以保证一天都处在低耗能状态，每平米供热价格仅需11.2元，在经济上有了很大的应用优势。
（二）实用性
建筑供暖通常使用三种供暖方式：空调热风、地暖、散热器采暖。在高寒地区，一般采用散热器采暖的方式，并且在热泵的使用上也有很高的要求，需要利用二级压缩方式来获得更高的冷凝温度，房间的采暖需求不同，需要散热器数量也不相同。采用空调采暖方式时，热媒温度达到60℃时才能保证房间温度达到18℃左右，能源消耗也比较多。地暖方式具有较好的换热效果，并且不占用房间的有效面积，将地暖方式与超低环温空气源热泵结合到一起，可以解决传统供热方式带来的易燃易爆等潜在危险，并且可以增加建筑内的舒适度，实现自动供热，具有较强的实用性[2]。
（三）环保
节能产品是节能环保的象征，简单来说，节能产品就是利用最少的能源消耗为人类做更多的贡献。超低环温空气源热泵的能源是空气，在能源消耗方面就具有了一定的优势。超低环温空气源热泵工程安装简便，运行及维护成本低廉，另外，超低环温空气源热泵的机组零件均采用国际著名品牌元件，且具有断电自动记忆功能，来电后自动启动机组运行，无需专人看管，不仅能有效节省能源，还能节省人力资源。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆超低环温空气源热泵的能效比可以达到1以上，具有较强的节能性。在高寒地区应用时，可以有效减少有害气体的排放，不会给环境带来污染，能够满足国家对节能产品的要求。
三、超低环温空气源热泵在建筑供暖中的具体应用
（一）热源选择
根据国家对节能的要求，高寒地区不宜使用电锅炉等方式进行供暖，太阳能供暖对太阳的光照强度要求较高，如果在高寒地区使用太阳能供暖系统，难以保证稳定的供暖，因此也不适用。热泵具有能源消耗小、供暖高效等优点，可以在高寒地区建筑中应用空气热源泵。空气源热泵不受地理环境的限制，只需要处在大气环境就可以正常运行。因此，经过综合比较和选择，最终决定超低环温空气源热泵作为供暖热源。
表1 30HP超低环温空气源热泵制热技术参数
环境温度（t/℃） 蒸发温度（t/℃） 制热量（Φ/KW） 功耗（P/KW） 制热COP 备注
0 -10 65.38 21.20 3.08 进出水40/45℃
-10 -20 44.81 17.48 2.56
-20 -30 32.20 13.20 2.44
-30 -40 23.3 10.70 2.18
（二）效益分析
传统的空气源热泵不能适应于高寒地区，当外界温度下降时，机组的效率就会明显的下降，甚至无法供暖。根据表1得出，超低环温空气源热泵不需要辅助热源就可以在低至-30℃的环境中高效供暖，制热效率可以达到2.18。与其他供暖方式相比较，超低环温空气源热泵更加的节能，并且多重保护，一体式设计，机组运行会更加稳定[3]。除此之外，超低环温空气源热泵可以全天使用，不受地理环境的限制，可以摆放在室外环境中，无需专用机房，也不需要安排管理者操作和监督，维修时也更加的简单。
四、结束语
综上所述，超低环温空气源热泵具有经济性、实用性、环保型等优势，不仅能够节省更多的能源，还能减少对环境的污染，符合我国对节能产品的要求。在高寒地区应用超低环温空气源热泵，可以实现低温环境的高效制热，并且安装简单，不需要安排人员进行操作和监督，能够带来很好的经济效益，是能够解决高寒地区建筑供暖的一种方式，且具有良好的应用前景。
参考文献：
[1]金洪文, 孙妍, 马喆, et al. 超低温空气源热泵在严寒地区供暖应用研究[J]. 哈尔滨商业大学学报(自然科学版), 2017, v.33;No.149(06):92-95+107.
[2]樊小爱. 超低温空气源热泵在水利工程中的设计与应用[J]. 山西水利科技, 2019, 211(01):37-39.
[3]马一太, 王派, 罗齐, et al. 低环境温度空气源热泵在北方区域供热中的应用[J]. 区域供热, No.195(4):18-22.
作者简介：王中华（1980-7月-15日），民族：俄罗斯族，性别：男，籍贯：新疆省昌吉市，工作单位：新疆广汇商业运营管理有限责任公司，学历：大学本科，职称：热能动力工程师（中级）
论文作者:王中华
论文发表刊物:《建筑实践》2019年38卷22期
论文发表时间:2020/3/10
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