獨立供暖的熱源設備主要有兩種,一種是采用天然氣燃燒的壁掛爐,一種是采用電驅動(dòng)的熱泵。熱泵有分為地源熱泵和空氣源熱泵兩種,下表是兩種設備的比較:

通過(guò)比較可以看出,采用熱泵來(lái)做獨立供暖系統,在安全性,綜合造價(jià),使用壽命,使用條件限制方面具有明顯優(yōu)勢,特別是一套熱泵系統既能滿(mǎn)足冬季的取暖需求,又能滿(mǎn)足夏季的空調制冷需求;使用的能源是z*為普及的電力,相比之下,燃氣爐受供氣量,供氣管網(wǎng)等諸多限制;而且從環(huán)保性來(lái)講,燃氣爐畢竟還是有CO2的排放,而且消耗的是可以做其他用途的高品位能源,而熱泵消耗的是電力,雖然目前中國的大部分的電力來(lái)自非清潔能源-煤,但是,隨著(zhù)核電,風(fēng)電,太陽(yáng)能發(fā)電和水電的進(jìn)一步發(fā)展,中國的電力也將變得越來(lái)越清潔。從這三點(diǎn)來(lái)看,熱泵作為獨立供暖系統的熱源,具有巨大優(yōu)勢。熱泵的z*大缺點(diǎn)是其制熱量和能效比隨熱源側的溫度下降而衰減。
如何解決熱泵的制熱量和能效比隨熱源側的溫度下降而衰減這個(gè)問(wèn)題呢?目前有兩種解決方案。一種解決方案是采用地源熱泵,一種是采用空氣源熱泵+輔助熱源。
地源熱泵的熱源是淺層地表的熱量,經(jīng)過(guò)實(shí)際測量,在10米以下的地層,其土壤溫度恒定在10℃以上,土壤中的熱量都來(lái)自太陽(yáng)。采用地埋管的形式,將土壤中的熱量交換到塑料管內的水中,對于熱泵來(lái)講是非常穩定的熱源。地源熱泵的應用很好地解決了熱源穩定的問(wèn)題。但是地源熱泵的應用也有如下的一些缺點(diǎn):
1)必須有較大的土壤面積來(lái)埋管,實(shí)際應用中,每100m2的建筑面積需要的土壤面積為25m2以上;
2)埋管的費用較高,對于華北,東北等沖積平原的費用較低,但對于有些地質(zhì)條件不佳的地方,埋管的費用要占到整個(gè)工程造價(jià)的50%以上;
3)地源熱泵夏天將熱量從房間轉移到土壤里,冬天將熱量從土壤里轉移到房間里,如果這兩個(gè)熱量是基本平衡的,系統是安全和高效的,如果兩個(gè)熱量相差太遠,輕則導致系統的能效比下降,重則導致系統崩潰,無(wú)法正常制冷和制熱。

由于以上的缺點(diǎn),地源熱泵的應用受到一些限制,特別是對于我們這個(gè)人多地少的國家,即使歐洲國家,其地源熱泵的應用也受到一些限制,其市場(chǎng)發(fā)展前景不如空氣源熱泵,下圖是歐洲2005年-2008年各種熱泵所占的市場(chǎng)份額。從圖中可以看出,2008年,空氣源熱泵占據了65%份額,地源只占據不到30%的份額,空氣源熱泵的市場(chǎng)份額呈逐年增長(cháng)的趨勢,而地源熱泵則呈下降趨勢。

空氣源熱泵是吸收環(huán)境中空氣的熱量,將環(huán)境中空氣的熱量通過(guò)熱泵轉移到房間中,自然界空氣的熱量也來(lái)自太陽(yáng)。但相比土壤比較穩定的溫度而言,空氣的溫度波動(dòng)較大,并且濕度也是變化的??諝庠礋岜妹黠@地克服了地源熱泵應用的極限性,具有安裝簡(jiǎn)單方便,系統成本較低的特點(diǎn)。但空氣源熱泵的z*大的缺點(diǎn)是制熱量隨環(huán)境溫度的下降衰減較大。普通的空氣源熱泵的應用的z*低環(huán)境溫度一般不低于-5℃,如果低于-5℃,普通的熱泵無(wú)法獲得理想的應用效果,或者輔助熱源的規律較大。如何解決空氣源熱泵的衰減問(wèn)題,是空氣源熱泵能否大規模在寒冷的氣候條件下應用的關(guān)鍵。

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