低温空气源热泵及其在北方地区供暖中的应用探讨

高天罡

摘要：随着我国经济社会的不断发展，人民的生活水平有了很大的提高。同时，生活质量的要求也提高了，尤其是北方冬季寒冷的自然环境，给人们的冬季生活带来了很大的麻烦。在当前节能环保的背景下，空气源热泵采暖的应用前景受到越来越多的关注。本文研究了北方低温空气源热泵供暖的适用性，并希望对北方冬季供暖的改善和环境保护的控制做出积极的贡献。

关键词：低温空气源热泵；北方供暖；应用探讨

引言：在当前国家努力改善和处理排污企业的情况下，使用节能、环保的空气源热泵是实现可持续发展战略的重要表现。由于近年来华北地区出现了严重的雾霾天气，加强供热设备和设施的科学管理显得尤为重要，只有通过不断的探索和研究，才能保证冬季人们的取暖需求，不破坏环境，实现人与自然的和谐发展，确保我国北方的环境卫生。

一、低温空气源热泵的概念

依靠电能的拖动，促使热量由低位热源向高位热源流动的装置就是热泵。它就像把水从一个低的头抽到一个高的头，一个气泵（一个气体压缩机），它把气体从低压区输送到高压区域，这和热泵原理是一样的，就是输送能量的机器。热泵技术是一种节能、环保、高效的技术。这是因为它可以转换低质量的热能，而这些低质量热能是人们无法直接用来加热能源技术的，用热泵将其转化为高能源，从而使人们能够直接利用高能源，例如，空气、太阳能、土壤、井水、工业废水等低等热能可以通过热泵技术转化为高能量，这是人们可以直接使用的。利用这些转换的高位能进行作业，可以有效地降低煤、气、电、石油的有限高能量的使用。为了达到节约环境保护的目的，也有利于我国能源资源的可持续利用。随着矿产资源的日益稀缺和环境污染的日益严重，能够将低位能转化为高能量的合理有效的热泵技术将得到更广泛的应用。

二、低温空气源热泵有什么特点

空气源热泵主要是利用热泵设备中的吸热介质来收集自然环境或空气中的热量，从而提高压缩机压缩后冷媒的温度。同时，通过热交换器冷媒放出热量来使冷水温度提高，加热后释放出冷气，该技术所产生的热水可以通过水循环系统直接提供给人们，也可以直接作为热水供应，也可以输送给用户取暖。低温空气源热泵，其运行环境温度较低，但效率和稳定性较高，与普通的空气源热泵有很大的不同。由于我国北方冬季气温较低，北方市场的低温空气源热泵非常广泛，目前已发展成为煤炭转为发电的大部分指定产品，并在实际应用中得到了广泛的应用。近年来，国内外许多专家学者对空气源热泵在低温环境下的适用性进行了大量的研究和实验。主要研究是在低环境温度下达到零下20度，甚至低至零下25度的条件下进行正常的加热工作。

三、低温空气源热泵的工作原理

利用空气源热泵将自然界的废热资源转化为高质量的热能，为人们日常生活所应用，普通空调的能耗只有三分之一用于将低等能源转化为高品位热能，减少能源消耗，为人们提供高质量的能源。在以往的应用中，中国南方的广大地区得到了很好的应用。然而，由于地理上的差异，中国南方的冬季气温一般不低于零下5度，因此室内所需的热量不是很大，南方气源热泵系统具有良好的应用效果和机组的稳定运行。它可以满足人们的加热要求，降低了成本，降低了能耗。在北部地区，在北方，冬天通常是零下10度，最冷的温度大约是零下20度。空气源热泵系统能否抵御严寒，为人民提供大量的热量，实现高效、节能、无污染的环境是一个比较大的挑战。

四、低温空气源热泵系统的适用性

之前空气源热泵在南方已得到广泛使用，北方与南方地区不同，冬天的温度有时会降到零下20度以下，因此，在中国北方寒冷的室外温度环境中，如果空气源热泵直接引入，没有任何改善，设备可能无法工作。特别是在最冷的12月、1月和2月三个月，当人们需要大量的热量时，空气源热泵不能为人们提供及时有效的服务，这将变得不适用。因此，有必要对低温空气源热泵系统进行研究，以提高低温空气源热泵系统的适用性。随着社会的发展和技术的进步，人们发明了一种双级耦合热泵系统。该系统是一种空气源热泵，它从室外空气中吸收热量，然后将水作为水源热泵的热源，然后从热水中加热，为人们提供热量。采用两级压缩和变频技术，提出了低温空气源热泵系统。实验证明，该系统在低温环境下运行稳定，能提供足够的热量，满足人们冬季室外低温环境下零下18度以上温度的要求。

五、低温空气源热泵系统在北方的供暖应用

（一）系统稳定性强，安全可靠

因为低温空气源热泵的原理是水电分离和在机组内设置高、低压保护装置和过载保护压缩机，系统具有较强的稳定性，在使用过程中安全可靠，没有安全事故发生。在系统的设计中，首先结束了安全隐患，保证了低温空气源热泵系统的安全性和可靠性。

（二）绿色无污染，保护环境

低温空气源热泵供热方式单位面积的一次能源消耗量较低、折合一次能源后的二氧化碳排放量较小相比与传统的大型燃煤锅炉房，区域燃煤锅炉集中供暖和直接电加热，它具有更好的优势在节能环保，所以低温空气源热泵系统是一种绿色产品，符合国家提倡的绿色环保的概念，积极鼓励北方地区大力引进和利用，在保护环境的基础上解决冬季取暖的需求。

（三）轉化率高，节省能源

低温空气源热泵是从空气中收集的热量，压缩机的效率高。平均电热产生的热量相当于普通空调的2.5度电所产生的热量，为人民提供热量，节约能源，实现绿色可持续发展。而在低温空气源热泵系统的效率中，转化率相对较高，不产生第三方热，是北方冬季供暖的首选之一。为了给人们带来热量，与普通的空调相比，更多的节能，为人们提供更优质的服务。

（四）经济实惠，结实耐用

从经济角度来看，低温空气源热泵采暖方式具有较高的初始投资，但由于兼有夏季空调的作用，考虑了供热和空调的初始投资，传统采暖模式与分散式空调系统的总投资水平差别不大，尤其是对高品质空调的住宅建筑，在初始投资优势上已变得更加明显。除燃煤发电外，低温空气源热泵采暖方式的运行成本低于其他传统采暖方式。用户实际取暖费低于其他传统加热方式。它可以有15年以上的使用年限，以满足人们对质量的要求，节约人们的成本，提供最大的服务。低温空气源热泵采暖是一种分散式采暖，易于安装，操作灵活，不受采暖期的限制，更容易达到节能效果。低温空气源热泵是一种高效、清洁、经济的加热方式。它在中国北方的供热应用中具有较好的技术和经济效益。

结语：在提倡绿色环保生活的背景下，我们必须选择这种节能、环保、经济的低温空气源热泵系统作为现实生活的应用。随着低温空气源热泵技术的突破和低温的耐寒性，使得低温空气源热泵在我国北方广大土地上也具有大面积使用的基本条件。因此，传统的能源消耗和取暖方式不适合现代社会的发展。通过上述分析，可以得出结论：北方地区低温空气源热泵采暖具有良好的实用性和经济性，对提高人们的生活质量和环境保护具有很高的价值。