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    隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及人民生活水平的提高，人們對(duì)生活熱水需求量迅猛增長。但是，由于大氣環(huán)保加大了執(zhí)法力度，燃煤鍋爐房紛紛面臨改造，又由于燃油、燃?xì)馍踔林苯佑秒姰a(chǎn)生熱水的成本過高，且非“可持續(xù)發(fā)展”的長久之計(jì)，因此，近年來以太陽能為供熱源的熱水器產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度遞增。然而，由于我國太陽能資源分布有著地區(qū)上的較大差異，南方大部分地區(qū)全年的晴天率不足50%，這就意味著在滿負(fù)荷利用太陽熱水器的情況下，相當(dāng)一部分熱是來自電或燃?xì)�，所以，利用太陽能來生產(chǎn)熱水仍然具有一定的局限性。與之相比，熱泵作為一種能從自然界的空氣、水或土壤中獲取低品位熱，經(jīng)過電力做功，輸出能用的高品位熱能的設(shè)備，其技術(shù)已成為全世界備受關(guān)注的新能源技術(shù)。如今我國主要利用三種熱泵技術(shù)，分別是空氣源熱泵，水源熱泵，以及地源熱泵。此外，新出現(xiàn)的電磁熱泵采暖技術(shù)也大有與傳統(tǒng)熱泵技術(shù)一較高低之勢。對(duì)于各種熱泵技術(shù)的優(yōu)劣評(píng)價(jià)以及改進(jìn)方法，請(qǐng)看以下具體分析。

空氣源熱泵技術(shù)

空氣源(風(fēng)冷)熱泵目前的產(chǎn)品主要是家用熱泵空調(diào)器、商用單元式熱泵空調(diào)機(jī)組和熱泵冷熱水機(jī)組。熱泵空調(diào)器已占到家用空調(diào)器銷量的40-50%，年產(chǎn)量為400余萬臺(tái)。熱泵冷熱水機(jī)組自90年代初開始，在夏熱冬冷地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，該地區(qū)部分城市中央空調(diào)冷熱源采用熱泵冷熱水機(jī)組的已占到20-30%，而且應(yīng)用范圍繼續(xù)擴(kuò)大并有向此移動(dòng)的趨勢。

目前設(shè)計(jì)選用的風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組，常根據(jù)計(jì)算得到的冷熱負(fù)荷，考慮同時(shí)使用系數(shù)及冷(熱)量損耗系數(shù)后，按機(jī)組銘牌標(biāo)定值選擇機(jī)組臺(tái)數(shù)。由于空氣源熱泵機(jī)組的產(chǎn)冷(熱)量隨室外參數(shù)的改變而變化，這種選擇方法可能造成機(jī)組選得過大，造成浪費(fèi)；或者選得過小，使供冷(熱)量不足，達(dá)不到使用要求。為此建議采用空調(diào)的逐時(shí)冷熱負(fù)荷和熱泵機(jī)組的供熱供冷能力的逐時(shí)變化曲線對(duì)照選擇，會(huì)得到比較滿意的結(jié)果。

此外，空氣源熱泵冬季供熱運(yùn)行時(shí)，最大的一個(gè)問題就是當(dāng)室外氣溫較低時(shí)，室外側(cè)換熱器翅片表面會(huì)結(jié)霜，這便需要采取一定的除霜措施。然而目前常用的一些方法，或多或少都存在一些問題，如發(fā)生多余的除霜?jiǎng)幼鳎�或需要除霜時(shí)而不發(fā)出信號(hào)等弊病存在。專家認(rèn)為：采用自調(diào)整模糊除霜控制的思路及系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。確定室內(nèi)外大氣溫度、相對(duì)濕度之差及翅片溫度的變化率等作為輸入論域，經(jīng)對(duì)輸入量的模糊化和模糊推理方法，在高位機(jī)上實(shí)現(xiàn)模糊除霜控制的仿真，采用這種方法除霜經(jīng)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，判別結(jié)果與實(shí)際情況較吻合。這種方法與常規(guī)除霜方法相比，不僅延長了制熱工作時(shí)間，減少了除霜次數(shù)和除霜損失，而且使機(jī)組工作性能和可靠性得到了提高。

水源熱泵技術(shù)

雖然目前空氣源熱泵機(jī)組在我國有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，但它存在著熱泵供熱量隨著室外氣溫的降低而減少和結(jié)霜問題，而水源熱泵克服了以上不足，而且運(yùn)行可靠性又高，近年來國內(nèi)應(yīng)用有逐漸擴(kuò)大的趨勢。

一般情況下，水源熱泵從16℃的井水中提取熱，經(jīng)電力壓縮機(jī)對(duì)循環(huán)的工質(zhì)做工，可以達(dá)到輸出熱水溫度52℃，而其輸出熱量與輸入電功率之比為3.51，比直接用電采暖節(jié)省電力72％。這種熱水可以利用風(fēng)機(jī)盤管向房間供暖。夏季，又可利用同一裝置制冷，做到一機(jī)多用，即節(jié)省初投資，又節(jié)省運(yùn)行費(fèi)。在有條件提供地下水源的情況下，是一種理想的節(jié)能系統(tǒng)裝置。

但在大部分城市地區(qū)，由于受到水源開采的限制，實(shí)際推廣工程中難度很大。針對(duì)水源熱泵的設(shè)計(jì)及應(yīng)用過程中須注意的問題，清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系某知名學(xué)者指出：首先必須探明是否有適合的水源供給，同時(shí)應(yīng)考慮水源的溫度、水量是否滿足要求。另外，甲方能夠承擔(dān)的開采利用成本也必須進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。對(duì)于開式水源熱泵系統(tǒng)，水質(zhì)要求則更高。 除此之外，還需要考慮當(dāng)?shù)厮�文、地質(zhì)、氣象條件以及工程措施的影響，如：1)全國不同氣候帶、不同區(qū)域的水源熱泵技術(shù)適用性問題研究。包括在不同氣候帶、不同地區(qū)和不同建筑類型的條件下，水源熱泵的投資經(jīng)濟(jì)性比較。2)對(duì)現(xiàn)有水源的探測開采技術(shù)的提高和成本的降低問題。3)地表蓄水體的傳熱過程分析，地下水的傳熱流動(dòng)過程分析。4)取水構(gòu)筑物對(duì)于鄰近建筑的影響，包括地面沉降問題，單井對(duì)建筑基礎(chǔ)的影響。5)深井回灌式水源熱泵的回灌問題。在水源熱泵的設(shè)備方面，也要充分考慮溫差（取水和回灌水之間溫差）與流量的合理利用，以及對(duì)于住宅水源熱泵系統(tǒng)的外網(wǎng)運(yùn)行費(fèi)用分擔(dān)問題。

地源熱泵技術(shù)

地下土壤中蘊(yùn)藏著豐富的溫度資源，夏季地下土壤的溫度低于地上空間的溫度，冬季地下土壤的溫度高于地上空間的溫度。地溫?zé)岜眉夹g(shù)就是利用這種季節(jié)性溫度差，通過專門裝置在夏季將地下土壤的低溫資源轉(zhuǎn)換到地上空間制冷，在冬季將地下土壤的高溫資源轉(zhuǎn)換到地上空間供熱。其實(shí)從本質(zhì)上來說，地源熱泵也是空調(diào)，同樣會(huì)衰減：冬天，它從地下吸取熱量來供熱。但用上十年，這種裝置會(huì)比其他大多數(shù)的系統(tǒng)都更有效地供熱。如果把一定的能源放進(jìn)一個(gè)熔爐，制熱時(shí)，所收回的或許會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于所放入的能源。但如果把該部分能源放進(jìn)一個(gè)熱泵，將收回三倍的效力。這是因?yàn)闊岜貌恍枰�使用能源來造熱；取而代之的是，它是轉(zhuǎn)移已經(jīng)存在的熱量。

究其特點(diǎn)分析，地源熱泵系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物的供熱和制冷，還可供生活熱水，一機(jī)多用。一套系統(tǒng)可以代替原來的鍋爐加制冷機(jī)的兩套裝置或系統(tǒng)。系統(tǒng)緊湊，省去了鍋爐房和冷卻塔，節(jié)省建筑空間，也有利于建筑的美觀。地源熱泵系統(tǒng)的另一個(gè)顯著的特點(diǎn)是大大提高了一次能源的利用率，因此具有高效節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。地源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率要高約40-60%。另外，地源溫度較恒定的特性，使得熱泵機(jī)組運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定，整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用也較鍋爐－制冷機(jī)系統(tǒng)大大減少，保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性。

迄今為止，制約地源熱泵系統(tǒng)在我國應(yīng)用的障礙主要是在地下埋管的初投資較高，以及政府、建筑設(shè)計(jì)人員和公眾對(duì)這一技術(shù)缺乏了解。地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性取決于多種因素。不同地區(qū)，不同地質(zhì)條件，不同能源結(jié)構(gòu)及價(jià)格等都將直接影響到其經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)國外的經(jīng)驗(yàn)，由于地源熱泵運(yùn)行費(fèi)用低，增加的初投資可在3-7年內(nèi)收回，地源熱泵系統(tǒng)在整個(gè)服務(wù)周期內(nèi)的平均費(fèi)用將低于傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)。

新技術(shù)探悉：電磁熱泵技術(shù)

電磁供暖設(shè)備是在電磁熱泵的基礎(chǔ)，經(jīng)過進(jìn)一步的研究精制而成。電磁熱泵是在電磁泵基礎(chǔ)上發(fā)展制造出來的。該泵機(jī)改變了傳統(tǒng)電機(jī)的套筒式結(jié)構(gòu)及傳統(tǒng)泵的設(shè)計(jì)原理，電機(jī)轉(zhuǎn)子為平面圓環(huán)狀，并與泵的葉輪結(jié)合成一體，實(shí)現(xiàn)了泵機(jī)無軸傳動(dòng)，安全靜密封，永不泄露，徹底解決了百年來機(jī)械傳動(dòng)、泵軸泄露的世界難題。電磁泵采用片式平面定子線圈繞組，通電后形成平面旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場通過平面氣隙，在轉(zhuǎn)子中形成感生電磁場，此電磁場與定子旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，迫使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。使用這樣的電機(jī)加工生產(chǎn)出來的電磁供暖設(shè)備，不但徹底根除了煤、油、氣各式鍋爐燃燒所帶來的環(huán)境污染，替代了各式鍋爐房，有利環(huán)保，省去了中間繁雜的運(yùn)輸煤、油、氣等原材料，并且熱轉(zhuǎn)換率高，創(chuàng)造熱效率100%，機(jī)泵綜合效率大于130%。據(jù)了解，電磁熱泵除了適用于分戶獨(dú)立采暖外，還可為燃煤、油氣各式鍋爐配套用水泵，為各種空調(diào)機(jī)組、風(fēng)機(jī)配套水泵，特別是為工業(yè)尤其可以廣泛用于石油化工領(lǐng)域。

綜觀以上四種技術(shù)分析，不同類型的熱泵雖然都有各自的優(yōu)劣，但憑借我國的能源政策和環(huán)境保護(hù)政策、巨大的建筑市場、工業(yè)余熱的資源很豐富等有利因素，相信熱泵技術(shù)總體上會(huì)在建筑業(yè)與工業(yè)中的應(yīng)用將會(huì)越來越普及，尤其是不受地理位置限制的電磁熱泵發(fā)展前景將十分樂觀。