日期:[2023年09月06日]
-- 智慧生活报 --
版次:[A1]
把热能从低温处“搬”到高温处
热泵让低品位热能“大有可为”
水往低处流，热传导也使由高温处向低温处传，这是我们了解的常识。要想让水往高处走，得用泵；想让热传导从低温处向高温处传，也得用泵——热泵。热泵可以把不能直接利用的低品位热能（如空气、土壤、污废水中所含的热量，品位指品质）转换为可以利用的高品位热能，从而达到节约部分高品位能源（如煤、燃气、石油、电能等）的目的。那热泵技术是如何应用的，在节能降碳方面有哪些优势？记者采访了四季沐歌科技集团有限公司（以下简称“四季沐歌”）综合能源事业部华北区总经理蒋文源。
空气源热泵，可制热也可制冷
8月18日，在大同市灵丘县武灵镇奥康屠宰场内，8台空气源热泵机组整齐摆放，工人正在进行安装工作，预计9月初就可以调试验收。今冬，这里将享受到由空气源热泵技术带来的温暖，以及提供的生活热水。这是四季沐歌开发的空气能热泵项目之一。
空气源热泵，是热泵的一种形式。它是一种利用高品位能源（多为电能），通过装置做功使热量从低品位热源空气流向高品位热源的节能装置。“通俗点来说，热泵就是热量的搬运工，将热量从温度低的地方‘搬’出来，并进行再利用，从而让这些热量变得‘有价值’——为居民供热。”蒋文源介绍，而空气源热泵，则是将空气中原本不可以利用的低热量提取出来并加以利用。
从空气中收集到的热量，要如何实现供热呢？蒋文源表示，这就需要配合其他的装置了。
在武灵镇奥康屠宰场，和空气源热泵“作伴”的，还有一套水循环系统。空气源热泵和水循环系统相互配合，就可以将收集到的热能，输送给室内用于供热。
水循环系统一边连着空气源热泵，一边连着室内的采暖末端（暖气片或地暖）。当末端中的循环水通过回水管道进入空气源热泵水侧换热器后，空气源热泵收集到的热量就会对水进行加热，循环水吸收热量后又会通过供水管道送回室内。这一循环过程持续进行，直到水温达到采暖末端所需要的温度（一般地暖为35—40摄氏度，暖气片为55摄氏度）。
目前，奥康屠宰场空气源热泵采暖规模达到了1万多平方米。
在一些场合下，空气源热泵配合保温水箱还可以实现生活热水的供应。
若建筑室内末端为风机盘管系统的话，不仅可以实现制热，还可以实现制冷，做到一机两用。
蒋文源说，目前，在很多宾馆、医院、学校、商场等场所，均安装了空气源热泵。
耗一份电，得四份热，空气源热泵很节能
那空气能热泵是如何搬运热量的？
其实，空气能热泵主要由四大核心部件构成，分别为压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀。其中，压缩机是整个系统的“心脏”。在这几个部件工作的过程中，还需要一个传递温度的媒介，即冷媒。冷媒是一种容易吸热变成气体，又容易放热变成液体的物质。借助这种特性，冷媒在汽化或液化过程中，可以实现吸热、放热功能。同时通过热泵四大核心部件的协调运行，可以使冷媒从空气中有效地提取热量。
接通电源后，空气源热泵轴流风扇开始运转，室外空气通过蒸发器进行热交换——空气中的热源会被提取出来，空气的温度就会降低。温度降低后的空气被风扇排出系统，蒸发器（风侧换热器）内部的冷媒则吸收提取的热量完成汽化，并被吸入压缩机。汽化后的冷媒，温度、压力都比较低，在压缩机内就会被压缩成高温、高压的气体。高温、高压的气体接着会被送入冷凝器（水侧换热器），与此同时，被水泵强制循环的水也通过冷凝器，二者就会在此进行换热。之后，循环水被加热后送回采暖末端，而冷媒被冷却成液体后，会经膨胀阀节流降温，再次流入蒸发器。如此反复循环工作，空气中的热能就会不断被热泵送到水中，使水系统中的水温逐渐升高，最后达到目标温度。至此，空气能热泵就完成了搬运热量的一项工作。
在夏季，空气源热泵通过对机组内部四通阀调控，改变冷媒的流向，可以做到制热/制冷模式的转换。其原理和采暖大致相同，不同之处在于，采暖是吸收室外空气的热源为室内增温，制冷是吸收室内空气的热源，从而使室内温度降低。“制热的过程中，水吸收的热量是压缩机做功产生的热量和冷媒吸收空气的热量之和。”蒋文源介绍，热泵供热是一种节能、环保、高效的供热方式，在建筑供暖，生活热水，养殖种植，农产品烘干等领域得到了广泛应用。
空气源热泵节能环保，体现在什么方面？
根据中国节能协会数据，若向室内供应10千瓦的热量以维持室温20℃，采用燃煤供暖需要消耗14千瓦的化学能，采用电阻加热器直接加热空气需要电能10千瓦，而采用空气源热泵，只需要消耗2.86千瓦的电能。“也就是说，在空气能热泵的加持下，仅需消耗一份电能。在这一份电能转化为热量的同时还可以从空气中提取2—3份热量，这些热量共同向用户供热。”蒋文源说，而且，空气源热泵利用的是电和空气，是清洁能源，对环境没有污染。
助力双碳，还需要和其他方式共同作用
其实，空气源热泵的节能优势，不仅仅体现在运行环节，相比别的采暖、制冷系统，它的节能效果不只一点点。
空气源热泵安装简单，只要给它一块露天场地，它就可以开始工作。而且，它属于冷热源合一系统，不需要设专门的冷冻机房、锅炉房，不占用建筑有效使用面积，机组可以任意放置在屋顶或地面，即使在非常低的温度下仍然有效工作。
空气源热泵系统无冷却水系统，因此也就不会产生冷却水消耗，也不会产生冷却水系统动力消耗。空气作为热泵的低品位热源，取之不尽，用之不竭，可以无偿获取……
投资少、节能、无污染，优势明显的空气源热泵，有很广阔的应用场景，北方的采暖市场就是很重要的一个方向。
在国家“双碳”目标背景下，能源绿色低碳转型成为经济发展的新引擎，空气源热泵作为清洁能源代表，市场潜力巨大。作为四季沐歌综合能源事业部华北区总经理，蒋文源促成并见证了太多空气源热泵的实际运用，在我省，这类事例也不少。山西大同雅昌宾馆“太空组合”三联供项目，大同煤矿集团煤炭运销忻州阳方口集运站供暖项目，现代双语学校游泳馆热水、采暖项目等，都是四季沐歌空气源热泵在我省实际运用的实例。
而为助力双碳目标，实现低碳到零碳，四季沐歌还探索出了空气源热泵和多个能源耦合的解决方式，以实现清洁能源的最佳组合和匹配，最大化地降低成本。如，在采暖项目中，空气源热泵系统耦合高效锅炉，让高效锅炉承担一部分的系统热负荷，降低系统空气源热泵的配置数量，可大幅度降低整套系统的初投资。高效锅炉仅作为保障和调峰设备，在采暖期极端天气条件下启动运行。相比单一的空气源热泵系统，这种耦合形式可降低约20%—30%的初投资。
此外，四季沐歌还开发出水源热泵、地源热泵等利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能的空调系统。 记者 杨晓艳
空气源热泵，可制热也可制冷
8月18日，在大同市灵丘县武灵镇奥康屠宰场内，8台空气源热泵机组整齐摆放，工人正在进行安装工作，预计9月初就可以调试验收。今冬，这里将享受到由空气源热泵技术带来的温暖，以及提供的生活热水。这是四季沐歌开发的空气能热泵项目之一。
空气源热泵，是热泵的一种形式。它是一种利用高品位能源（多为电能），通过装置做功使热量从低品位热源空气流向高品位热源的节能装置。“通俗点来说，热泵就是热量的搬运工，将热量从温度低的地方‘搬’出来，并进行再利用，从而让这些热量变得‘有价值’——为居民供热。”蒋文源介绍，而空气源热泵，则是将空气中原本不可以利用的低热量提取出来并加以利用。
从空气中收集到的热量，要如何实现供热呢？蒋文源表示，这就需要配合其他的装置了。
在武灵镇奥康屠宰场，和空气源热泵“作伴”的，还有一套水循环系统。空气源热泵和水循环系统相互配合，就可以将收集到的热能，输送给室内用于供热。
水循环系统一边连着空气源热泵，一边连着室内的采暖末端（暖气片或地暖）。当末端中的循环水通过回水管道进入空气源热泵水侧换热器后，空气源热泵收集到的热量就会对水进行加热，循环水吸收热量后又会通过供水管道送回室内。这一循环过程持续进行，直到水温达到采暖末端所需要的温度（一般地暖为35—40摄氏度，暖气片为55摄氏度）。
目前，奥康屠宰场空气源热泵采暖规模达到了1万多平方米。
在一些场合下，空气源热泵配合保温水箱还可以实现生活热水的供应。
若建筑室内末端为风机盘管系统的话，不仅可以实现制热，还可以实现制冷，做到一机两用。
蒋文源说，目前，在很多宾馆、医院、学校、商场等场所，均安装了空气源热泵。
耗一份电，得四份热，空气源热泵很节能
那空气能热泵是如何搬运热量的？
其实，空气能热泵主要由四大核心部件构成，分别为压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀。其中，压缩机是整个系统的“心脏”。在这几个部件工作的过程中，还需要一个传递温度的媒介，即冷媒。冷媒是一种容易吸热变成气体，又容易放热变成液体的物质。借助这种特性，冷媒在汽化或液化过程中，可以实现吸热、放热功能。同时通过热泵四大核心部件的协调运行，可以使冷媒从空气中有效地提取热量。
接通电源后，空气源热泵轴流风扇开始运转，室外空气通过蒸发器进行热交换——空气中的热源会被提取出来，空气的温度就会降低。温度降低后的空气被风扇排出系统，蒸发器（风侧换热器）内部的冷媒则吸收提取的热量完成汽化，并被吸入压缩机。汽化后的冷媒，温度、压力都比较低，在压缩机内就会被压缩成高温、高压的气体。高温、高压的气体接着会被送入冷凝器（水侧换热器），与此同时，被水泵强制循环的水也通过冷凝器，二者就会在此进行换热。之后，循环水被加热后送回采暖末端，而冷媒被冷却成液体后，会经膨胀阀节流降温，再次流入蒸发器。如此反复循环工作，空气中的热能就会不断被热泵送到水中，使水系统中的水温逐渐升高，最后达到目标温度。至此，空气能热泵就完成了搬运热量的一项工作。
在夏季，空气源热泵通过对机组内部四通阀调控，改变冷媒的流向，可以做到制热/制冷模式的转换。其原理和采暖大致相同，不同之处在于，采暖是吸收室外空气的热源为室内增温，制冷是吸收室内空气的热源，从而使室内温度降低。“制热的过程中，水吸收的热量是压缩机做功产生的热量和冷媒吸收空气的热量之和。”蒋文源介绍，热泵供热是一种节能、环保、高效的供热方式，在建筑供暖，生活热水，养殖种植，农产品烘干等领域得到了广泛应用。
空气源热泵节能环保，体现在什么方面？
根据中国节能协会数据，若向室内供应10千瓦的热量以维持室温20℃，采用燃煤供暖需要消耗14千瓦的化学能，采用电阻加热器直接加热空气需要电能10千瓦，而采用空气源热泵，只需要消耗2.86千瓦的电能。“也就是说，在空气能热泵的加持下，仅需消耗一份电能。在这一份电能转化为热量的同时还可以从空气中提取2—3份热量，这些热量共同向用户供热。”蒋文源说，而且，空气源热泵利用的是电和空气，是清洁能源，对环境没有污染。
助力双碳，还需要和其他方式共同作用
其实，空气源热泵的节能优势，不仅仅体现在运行环节，相比别的采暖、制冷系统，它的节能效果不只一点点。
空气源热泵安装简单，只要给它一块露天场地，它就可以开始工作。而且，它属于冷热源合一系统，不需要设专门的冷冻机房、锅炉房，不占用建筑有效使用面积，机组可以任意放置在屋顶或地面，即使在非常低的温度下仍然有效工作。
空气源热泵系统无冷却水系统，因此也就不会产生冷却水消耗，也不会产生冷却水系统动力消耗。空气作为热泵的低品位热源，取之不尽，用之不竭，可以无偿获取……
投资少、节能、无污染，优势明显的空气源热泵，有很广阔的应用场景，北方的采暖市场就是很重要的一个方向。
在国家“双碳”目标背景下，能源绿色低碳转型成为经济发展的新引擎，空气源热泵作为清洁能源代表，市场潜力巨大。作为四季沐歌综合能源事业部华北区总经理，蒋文源促成并见证了太多空气源热泵的实际运用，在我省，这类事例也不少。山西大同雅昌宾馆“太空组合”三联供项目，大同煤矿集团煤炭运销忻州阳方口集运站供暖项目，现代双语学校游泳馆热水、采暖项目等，都是四季沐歌空气源热泵在我省实际运用的实例。
而为助力双碳目标，实现低碳到零碳，四季沐歌还探索出了空气源热泵和多个能源耦合的解决方式，以实现清洁能源的最佳组合和匹配，最大化地降低成本。如，在采暖项目中，空气源热泵系统耦合高效锅炉，让高效锅炉承担一部分的系统热负荷，降低系统空气源热泵的配置数量，可大幅度降低整套系统的初投资。高效锅炉仅作为保障和调峰设备，在采暖期极端天气条件下启动运行。相比单一的空气源热泵系统，这种耦合形式可降低约20%—30%的初投资。
此外，四季沐歌还开发出水源热泵、地源热泵等利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能的空调系统。 记者 杨晓艳
