低位热源形式的特点

1、2.1 各种低位热源形式的特点 空气源热泵空气源热泵有许多优点,如高效、节能、环保，无须安装冷却塔，可以不占用机房，使用维护方便等。空气源热泵在高层建筑中应用，可能会面临室外换热器安装不便的问题。一般高层建筑的室外换热器安装在裙房或塔楼的屋顶，但当热泵台数较多，换热器占地面积大或屋顶需要承担其它功能时，就需要为空气源热泵的室外换热器寻找合适的安装位置。多年的运行经验还表明，空气源热泵在寒冷地区应用存在以下突出问题：（1） 热负荷与供热能力变化不一致 随着室外环境温度的降低，压缩机吸气比容增大，使得机组制冷剂质量流量迅速下降，这样机组的制热量就以相应比例下降 与此同时，建筑物热负荷却随室外温度的

2、降低而增大，这就涉及到平衡点温度问题。所谓平衡点温度是指建筑热负荷与热泵机组所提供的供热量相等时所对应的室外温度。当室外温度低于平衡点温度时，热泵供热量不足，需要增加辅助热源，这将使设备初投资增加，系统更复杂，给运行、维护、调节带来不便。平衡点温度取得过低，则选用的辅助热源较小，甚至可以不设辅助热源，但这样热泵容量过大，机组长期在部分负荷下运行，效率降低；如平衡点温度选得过高，则所需辅助热源过大，亦不利于节能。只有合理平衡点温度，才能将此矛盾对系统经济合理性的影响降到最低限度。（2） 压缩机的工作状况变差 随着室外环境温度的降低，压缩机的吸气压力降低，压缩比增大，压缩过程严重偏离正常压缩过程，

3、导致机组排气温度急剧上升。压缩比增大造成压缩机的输气系数、输气量及效率的下降。同时压缩机排气温度过高，使润滑油的粘度急剧下降，影响压缩机的润滑。压缩比过大使得压缩机排气温度超温、系统频繁启停，无法正常工作。（3） 低温结霜问题 当室外温度较低而相对湿度过大时，室外换热器发生结霜现象。换热表面上的积霜若不及时清除，将堵塞空气通道，减小传热表面，增大传热热阻，使得供热量骤减，空气流动阻力显著增加，换热效率明显降低，制冷装置的总体性能下降。结霜严重时，除霜损失大，系统供热量及运行的可靠性、经济性均受影响，甚至有可能发生停机现象。因此,必须适时进行除霜，以保持系统高效率运行。（4） 节能效果降低 室外

4、温度降低，导致蒸发温度降低，在相同冷凝温度下条件，压缩比大，单位制热量耗功增加，制热性能系数下降，再加上除霜耗能，供热季节性能系数降低，能源利用率降低，热泵较其它热源形式的优越性被削弱，甚至不如其它热源形式经济合理。 地表水源热泵水的热容量大，换热系数大，机组效率高，地表无需回灌，投资小，环境破坏小。地表水热泵的应用条件及存在的问题如下：（1） 附近有便于取用的地表水源的建筑才可能考虑此低位热源形式，多数高层建筑周围不具备这样的有利条件。（2） 地表水水质比传统空调用水要差得多，换热器易出现腐蚀、堵塞等现象。水质对水处理成本，设备寿命，系统经济性影响很大。（3） 北方冬季气温低，地表水热能品味

5、低，难以被利用，这极大地限制了水源热泵在北方的应用。 地下水源热泵深井回灌式的地下水源热泵空调系统，近年来发展较快，在我国上海、浙江、北京、内蒙古等许多地区都有了工程应用实例。地下水水温比较恒定，为热泵提供较低的冷凝温度和较高的蒸发温度，使地下水源热泵具有较高的制冷、制热性能系数，是建筑物夏季供冷、冬季供暖的一种稳定、高效、节能、环保的冷热源设备。地下水源热泵应用条件及存在的问题如下：（1） 水量、水质、水温问题。必须要有丰富、稳定、优质的地下水资源，才能显现水源热泵的优越性。（2） 要有便于开采回灌的地质条件。（3） 建筑物周围必须具备井群布置条件。深井涉及到地面沉降问题，会对邻近的建筑基础

6、造成影响。且如果井间距离过小，可能会形成抽水与回灌的热短路。（4） 地下水源热泵可能会造成地下水的污染和破坏。（5） 地下水使用政策，也影响地下水源热泵的经济性。 土壤源热泵土壤源热泵环保无污染，符合可持续发展的要求。地下土壤温度一年四季相对稳定，冬季比室外环境空气温度高，夏季比环境温度低，这种温度特性使得土壤源热泵效率较高39。土壤温度波动小的特性也使得热泵机组运行更稳定、可靠，维护费用降低40。土壤的蓄能特性实现了冬、夏季能量的互补性，提高了热泵的性能系数。土壤源热泵的应用条件及存在的问题如下：（1） 土壤导热系数小，使埋地换热器的面积较大，这就需要较大的埋管场地。（2） 连续运行时，热泵

7、的冷凝温度或蒸发温度受土壤温度的影响而发生波动。（3） 此低位热源形式涉及钻探工程，东北地区的一些项目甚至要穿越冻土层，施工困难，系统投资比较大。有资料统计，钻孔工程量大约为每平米建筑面积的 12 倍，特别是垂直地埋管式地源热泵系统，需要大量的钻孔工程，系统地下部分的投资约与地上部分持平，影响了一些业主对于该技术的选择。 太阳能热泵太阳能具有分布广泛、无需运输、安全、节能环保等优点。太阳能热泵的应用条件及存在的问题如下：（1） 太阳能能流密度低且不稳定 太阳能能流密度低，要获得足够的热量需要较大的面积，集热器布置困难。太阳能受天气、季节影响较大，单一的太阳能装置对许多连续用能的用户来说往往不能

8、满足要求，需要其它热源作为补充，或采取必要的蓄能措施。（2） 投资经济性差 太阳能热泵系统初投资偏高，我国目前的能源结构和较低的燃料价格直接影响太阳能热泵的市场竞争力。（3） 技术不成熟 目前我国的太阳能利用主要集中在被动式太阳房采暖和热水器提供家用热水上，而主动式太阳能供热系统的开发利用还相对落后。我国对太阳能热泵的研究起步较晚，各种类型的太阳能热泵性能及其自动化水平都有待提高。（4） 标准化生产 太阳能热泵产品标准化水平不高。只有实现太阳能热泵系统的产业化发展和规模化应用， 从而大幅度降低生产成本，才能增强其市场竞争力。2.3 各种低位热源形式的综合比较根据上述分析，将各种低位热源做比较见表 2-1。在进行场地大小比较时，以相同供热量下太阳能热泵所需集热器