分析对比新能源采暖、制冷及洗浴热水技术

天普新能源科技有限公司/刘文庆、杨晓敬、李强

　　0前言

　　北方冬季采暖传统能源消耗主要依靠矿物质燃烧获得，矿物质能源是不可再生的一次性能源，而且燃烧过程中会产生大量污染物，严重污染生存环境。

　　近几年政府及有关部门花大力气整治大气环境，逐步取消燃煤及其他矿物质能源利用。鼓励可再生的新能源利用技术及设备，政府财政部门给予新能源利用单位一次性资金补助。

　　1能源区分

　　不可再生的一次性矿物质能源包括：煤、油、天然气等；可再生的环保新能源包括：太阳能、风能、地热能及潮汐能等。其中地热能及太阳能是绿色环保的新型可再生能源，资源储量大，分布广。热泵是一种节能环保技术，能够实现地热能、余热等资源的清洁高效利用。采用地热能和发展热泵系统，对优化能源结构，减缓资源压力，改善大气环境具有重要意义。

　　2新能源技术及分析对比

　　2.1太阳能

　　主要功能：洗浴热水、采暖

　　太阳能热水、采暖的利用较为便利及技术相对成熟，太阳能洗浴热水技术已有30余年历史，得到人们广泛认可及应用。太阳能洗浴热水系统运行原理如图1所示。

　　弊端：受气候及光照密度影响较大，部分时间不能独立完成工作，必须采用其它能源辅助达到加热及采暖目的。

　　结论：太阳能加热洗浴热水项目比较常见及成熟，建筑采暖技术还须加强。

　　2.2空气源热泵

　　主要功能：采暖、制冷及洗浴热水

　　空气源热泵技术已有20余年历史，初期时一般利用其加热洗浴热水，近10几年逐步拓展到建筑采暖及制冷项目中。空气源热泵热源来自空气，只要输入少部分电能，热泵循环过程中便可在空气中挖掘大量热能，经过提升压力和升高温度加以利用。与太阳能相比几乎不受天气影响，低温型空气源热泵在-25℃以上的环境温度均能正常高效运行，能效比（COP）一般在2.0~4.0之间。空气源热泵系统运行原理如图2所示。

　　弊端：运行效率会随环境温度降低而下降，另外环境温度低于5℃时，由于空气含湿量高，导致蒸发器表面结霜，机组会自动启动化霜程序，由化霜消耗的能量约占10%，严寒地区（环境温度低于-25℃）不宜推广空气源热泵。

　　结论：空气源热泵技术较成熟，适合中小型建筑体采暖及制冷。冬季结合室内地板低温辐射采暖，夏季配合风机盘管制冷，在北方能出色完成采暖任务。 

　　2.3地源热泵

　　主要功能：采暖、制冷及洗浴热水

　　地源热泵技术自2007年起呈井喷式增长，现已普遍被大家了解及认可。地源热泵热源来自地下，温度利用深度一般60m~120m，30m以下地下不受气候影响，四季恒温，地源热泵运行稳定，与空气源热泵相比，没有除霜能耗，效率提高约20%。

　　地源热泵系统管道及设备隐藏式安装，楼顶不设冷却塔及墙体没有外挂机，保持建筑完整及美观。地源热泵系统运行原理如图3所示。

　　弊端：地源热泵热源来自地下，必须在地下钻井，井内铺设换热系统，钻井施工量大，钻进位置一般会占用单位绿化带或停车场等位置，换热系统铺设完毕后，地面恢复平整保证原有设计功能。钻进铺设地下换热系统增加了投资，一般土层地质钻井费用及材料费用约占总投资的30%，岩石地质层该项费用有所增加。

　　结论：地源热泵热源温度使其运行效率提高，并且没有频繁化霜动作，运行更加稳定是其最大优势，是大、中型建筑采暖及制冷首选技术。

　　2.4空气源热泵直供式无水采暖

　　主要功能：采暖及制冷

　　该技术不足10年，直供式无水采暖系统与其它采暖系统相比，省去水路循环系统，彻底解决防冻难题。没有热泵与水路循环热量传递，去除水泵功耗，减少二次换热与管路热损。系统可微小型化，小到每间房配一套独立系统，操控及运行极为灵活。结合其优势，系统效率提高约20%。空气源热泵直供式无水采暖如图4所示。

　　结论：其它采暖设备必有水泵功耗，水泵功耗约占总运行费用的15%，直供式无水采暖技术，独特的无水泵系统及降低换热损失设计，有效提高了运行效率，明显降低了耗电量。适合家用及其它以居住类为主的独立建筑及建筑群体。