地源熱泵系統(tǒng)知多少？

節(jié)能是現(xiàn)代社會(huì)生活的重要名詞，可以說已經(jīng)家喻戶曉。但是，具體怎么來計(jì)量某項(xiàng)目或某技術(shù)節(jié)省了多少能源？曾有一些人疑惑：無法計(jì)量。這里以地源熱泵為例，打算為之理清一條思路，便于今后相關(guān)工作的展開和效益的評(píng)定。

1、地源熱泵原理的科普

國(guó)際上將地源熱泵譽(yù)為“節(jié)能效果最大的單項(xiàng)技術(shù)”。我們需要首先來科普一下地源熱泵的原理。水泵將低水位處的水提升到高處，熱泵如何將低溫的熱量提升到高溫呢？家用空調(diào)機(jī)就是一臺(tái)以空氣作為低溫?zé)嵩吹臒岜?，也可稱空氣源熱泵。熱泵設(shè)備的內(nèi)部是一套有機(jī)工質(zhì)循環(huán)的環(huán)路，由蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器和膨脹閥串聯(lián)構(gòu)成?，F(xiàn)在的有機(jī)工質(zhì)主要是R134a，沸點(diǎn)低于零下。

當(dāng)?shù)卦礋岜霉ぷ鲿r(shí)，R134a在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)，需要吸收熱量，它就吸收進(jìn)入蒸發(fā)器的地下水或地埋管循環(huán)水中（例如13C）的熱量，被吸收熱量后的地下水或地埋管循環(huán)水溫度可降低5C，變?yōu)?C；接著，壓縮機(jī)將壓力和溫度都較低的氣態(tài)R134a壓縮成高溫高壓的R134a氣體，然后排氣至冷凝器，R134a氣體在冷凝器中放出熱量后溫度降低并變成液態(tài)，其熱量被供暖循環(huán)水帶走，這溫度通卦4548C，可以利用風(fēng)機(jī)盤管將熱氣順著風(fēng)道吹到各房間，也可以通入鋪在地板下面的PE材料的細(xì)管線對(duì)房間實(shí)施地板供暖；由冷凝器出來的液態(tài)R134a壓力依然比較高，需經(jīng)過膨脹閥減壓后溫度和壓力都降低，再進(jìn)入蒸發(fā)器，如此完成一個(gè)循環(huán)，地源熱泵完成了低溫?zé)崃康礁邷氐妮斔汀?/p>

如果用空氣源熱泵供暖，則進(jìn)入蒸發(fā)器供吸收熱量的就不是地下水或地埋管循環(huán)水，而是空氣。冬天空氣的溫度比地下水低，常壓空氣的熱導(dǎo)率只及水的1/26，因此空氣源熱泵從空氣取熱、靠空氣傳熱的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上地源熱泵。

2、地源熱泵如何實(shí)現(xiàn)節(jié)能

世界上普通地源熱泵平均可達(dá)到COP=4.3，而高溫地源熱泵因輸出5070C相對(duì)艱難則COP降低。COP稱為性能系數(shù)，其4.3的含義相當(dāng)于消耗1kW的電力，可以產(chǎn)生4.3kW的熱量。相比之下，空調(diào)機(jī)的COP為1.82，電熱器供熱的COP為1，燃油的熱效COP為0.9，燃煤的熱效COP為0.6。利用這些性能數(shù)據(jù)，我們就可以計(jì)算媚芰恕

2.1燃油比燃煤節(jié)能33%

如果不計(jì)算成本價(jià)格，則燃油比燃煤節(jié)能33%，因?yàn)?kg標(biāo)準(zhǔn)煤能產(chǎn)生7000kcal熱量，而1kg燃油能產(chǎn)生10500kcal熱量，從獲得的熱量比較，同樣重量的燃料油比標(biāo)準(zhǔn)煤多得到3500kcal的熱量，350010500=33%，也就是節(jié)?。ㄔ霎a(chǎn)）了33%能量。

2.2地源熱泵的節(jié)能在省電

地源熱泵COP為4.3，其產(chǎn)生4.3kW的熱只用了1kW的電，就是在4.3kW的供熱中節(jié)省了3.3kW，這3.3kW是額外來自地下水或地埋管的熱量。于是，3.34.3=0.767，就是說它額外增產(chǎn)了76.7%的熱，這肯定是節(jié)能。然而這是熱泵本身的節(jié)能，實(shí)際在地源熱泵系統(tǒng)中還有循環(huán)泵等消耗的電能。整套地源熱泵系統(tǒng)可以做到節(jié)能大于4050%，它肯定比“燃油比燃煤節(jié)能33%”要大，所以才有“節(jié)能效果最大的單項(xiàng)技術(shù)”之譽(yù)稱。

3、還有其它的節(jié)能

通俗來說，供暖的節(jié)能就是比傳統(tǒng)、比常規(guī)獲得額外的熱量來源。當(dāng)然，從嚴(yán)格意義上來說，我們也得考慮經(jīng)濟(jì)成本，如果能量節(jié)省了，但成本多化了不少，這在短期可以依靠政府補(bǔ)貼費(fèi)，而從可持續(xù)發(fā)展來看，還應(yīng)尋求進(jìn)一步改進(jìn)的辦法。國(guó)外對(duì)可再生能源的補(bǔ)貼政策，也是政府提供一段時(shí)期的補(bǔ)貼，補(bǔ)貼率會(huì)逐漸降低，目的是讓你不斷改進(jìn)提高效率、降低成本，而不是包攬到底。

3.1空調(diào)機(jī)常規(guī)工作時(shí)也節(jié)能

空調(diào)機(jī)常規(guī)工作時(shí)COP=1.82，用作供暖時(shí)它消耗1kW的電力，產(chǎn)生了1.82kW的熱量，因此其熱泵可以節(jié)t（能）40%50%；當(dāng)然它作為空氣源熱泵，同樣也有系統(tǒng)的通風(fēng)循環(huán)等耗電，其實(shí)際的系統(tǒng)節(jié)能約可達(dá)25%35%。

3.2建筑的外墻保溫節(jié)能

北京市近年采取補(bǔ)助政策，加強(qiáng)樓房外墻貼護(hù)保溫，減小熱損失，減少供熱負(fù)荷需求，這也是節(jié)能措施。北京市氣候條件下過去規(guī)范的建筑物供暖熱指標(biāo)是50W/m2。但建設(shè)部早就提倡我國(guó)建筑節(jié)能，北京市已有的實(shí)踐可以將大樓的供暖熱指標(biāo)降為38W/m2，這就是實(shí)際用能為定額的3850=0.76，即已經(jīng)節(jié)能24%。如果普通住宅普遍外墻貼護(hù)保溫，也可以節(jié)能24%。

3.3空氣源熱泵極寒工作節(jié)能嗎？

我們不會(huì)忘記2008年初我國(guó)南方的凍雨災(zāi)害氣候，由于氣溫降至零下，當(dāng)時(shí)南方用空調(diào)機(jī)采暖的全都癱瘓，采不出暖了?，F(xiàn)在的超低溫空氣源熱泵比當(dāng)時(shí)的空調(diào)機(jī)（普通空氣源熱泵）增加了稱作“噴氣增焓回路”的設(shè)計(jì)，于是熱泵系統(tǒng)可以“-25C安全穩(wěn)定工作”了。其所謂“回路”就是在冷凝器出口到壓縮機(jī)進(jìn)口間增設(shè)一條串聯(lián)了膨脹閥和中間換熱器的支路，有利于蒸發(fā)器吸收低溫空氣中的熱量，有利于壓縮機(jī)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，但實(shí)際減?。ǚ至鳎┝诉M(jìn)入蒸發(fā)器的流量，即減小了從空氣吸熱的總量，降低了COP值。

這套系統(tǒng)如果全部在-25C條件下運(yùn)行，它從蒸發(fā)器"得的額外熱量少，其COP只能略大于1，而實(shí)際增加的系統(tǒng)能耗及投入成本大于直接用電采暖，就談不上節(jié)能了。只能說，因?yàn)槌鹾诤湍┖诓膳瘯r(shí)空氣源熱泵尚可節(jié)能，所以將其-25C幾天的費(fèi)電耗能攤銷了。用戶只聽著-25C機(jī)器還在轉(zhuǎn)，也體諒極寒天氣下室溫稍低，但沒有去計(jì)量這幾天"耗電遠(yuǎn)大于平時(shí)。

3.4利用太陽(yáng)能節(jié)能

利用太陽(yáng)能采集熱量，只需設(shè)備的初投資，不需要付“原料”費(fèi)，從太陽(yáng)能獲得的熱能都屬于節(jié)能。單純依賴太陽(yáng)能對(duì)全部建筑物供暖的熱量不夠，利用太陽(yáng)能與地源熱泵結(jié)合的供暖是可行的。太陽(yáng)能可以補(bǔ)充一部分地源熱泵能力的不足，相對(duì)減小地源熱泵的投資，各地已進(jìn)行過一些試驗(yàn)工程見效，總體上是節(jié)能的。

總之，地源熱泵在我國(guó)正得到快速發(fā)展，這里有地源熱泵節(jié)能和減排效益的優(yōu)勢(shì)，也有國(guó)家政策的優(yōu)惠扶持，但是我們不能停留在目前水平。我們要一方面做工程應(yīng)用，一方面做研究改進(jìn)。地源熱泵行業(yè)要發(fā)揚(yáng)真實(shí)的優(yōu)勢(shì)，依靠科學(xué)，不靠蒙人。任何東西都有不全完美之處，依靠人類的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的提高，地源熱泵行業(yè)應(yīng)該為人民、為社會(huì)、為國(guó)家做出更大貢獻(xiàn)。