新型热泵技术在暖通工程中的应用与性能评价

1 新型热泵技术概述

1.1 工作原理

热泵技术依据逆卡诺循环原理构建，是一种兼具节能与环保特性的制热制冷技术。夏季空调制冷时，系统按制冷工况运行。压缩机排出的高压蒸汽经换向阀进入冷凝器，制冷剂蒸汽在此冷凝成液体，随后经节流装置进入蒸发器，于蒸发器内吸热，冷却室内空气。蒸发后的制冷剂蒸汽经换向阀被压缩机吸入，完成制冷循环。冬季取暖时，换向阀转向热泵工作位置，压缩机排出的高压制冷剂蒸汽经换向阀流入室内蒸发器（此时作冷凝器用），制冷剂蒸汽冷凝放热，加热室内空气以实现取暖。冷凝后的液态制冷剂反向流过节流装置进入冷凝器（此时作蒸发器用），吸收外界热量蒸发，蒸发后的蒸汽经换向阀被压缩机吸入，完成制热循环。

1.2 分类

按热源划分，热泵可分为空气源热泵、水源热泵和地源热泵。空气源热泵从空气中获取低品位热能，具有安装便捷、适用范围广的优势；水源热泵从水中获取低品位热能，效率较高，但受水源条件制约；地源热泵从地下土壤或岩土层获取低品位热能，具备高效节能、环保等特点，不过初期投资较大。此外，依据热泵装置本身运行原理，还可分为压缩式热泵、吸收式热泵、吸附式热泵、化学热泵、引射式热泵、热电热泵等。

2 新型热泵技术在暖通工程中的应用案例

2.1 民用住宅领域

某小区供暖项目采用 138 套超低温空气源热泵机组，总供暖建筑面积达33.6 万㎡。2021 年 11 月，一期 40 套机组安装完成并投入使用，运行 125 天。实际运行中，出水温度稳定在 42-47^∘C ，供回水温差控制在 7-10^∘C ，室内温度保持在 20^∘C 以上。采暖季每平米费用较市政供热节省 29.5% ，有效降低了居民供暖成本，同时减少了碳排放。

2.2 商业建筑领域

某电器商场供暖项目建筑面积约 5000m² ，采用 4 台超低温风冷热泵机组，满足夏季制冷、冬季及过渡季节供暖需求。项目安装调试后，于 2021 年 11 月正式投入使用，首年便经受住室外最低达 - 24^∘C 超级寒潮的考验。冬季供热期 151 天，机组出水温度稳定在 45 - 50^∘C ，商场室内温度达到 20^∘C 以上，5个月采暖期为商场降低了运营成本。

2.3 工业领域

吕梁养猪场供暖项目建筑面积约 7800m² ，含 6 个大棚，采用 6 台超低温风冷模块，末端为地板辐射采暖。2021 年 11 月投入使用，运行 150 天，出水温度稳定在 43 - 47℃，满足不同阶段猪的需求温度。单供暖季机组及水泵设备等费用比原来燃煤供热节省 40% ，平均每头猪供热费用约为 69 元，降低了养殖成本，同时减少了环境污染。

2.4 区域供暖领域

某深层地热改造项目采用地源热泵 + 空气源热泵耦合式供暖工程，项目规模 93 万㎡。供暖设计地源热泵承担供热总负荷的 60% ，空气源热泵承担供热总负荷的 。此设计既能解决单供暖地温衰减问题，又能使供热运行成本接近地源热泵，助力供热企业盈利，实现长期为业主提供优质服务。项目建成运行后，提高了能源利用效率，改善了环境质量。

3 新型热泵技术的性能评价指标

3.1 制热量与制冷量

制热量指热泵按制热工况运行时，每小时向用户提供的热量，用于衡量热泵机组制热能力；制冷量指热泵按制冷工况运行时，每小时从被冷却物体中吸收的热量，用于衡量热泵机组制冷能力。实际应用中，需根据暖通工程需求选择合适制热量和制冷量的热泵机组。

3.2 COP 值

COP 值即性能系数，是热泵机组的制热量或制冷量与消耗功率的比值，是衡量热泵节能效果的核心参数。COP 值越高，热泵机组节能效果越好。但 COP 值与运行工况相关，比较不同热泵时，应采用同种运行工况（通常是采暖额定

工况的COP 值）。

3.3 SEER 和 HSPF

SEER（季节性能能效比）和 HSPF（制热季节性能因数）分别用于评估空调和制热性能。这些值越高，表明热泵在不同季节的效率越高。实际应用中，可根据SEER 和HSPF 值选择高效节能的热泵产品。

4 新型热泵技术的性能评价

4.1 高效节能

新型热泵技术凭借其独特的工作原理，只需消耗少量逆循环净功，便能获取较大的供热量或制冷量。它能够高效利用原本难以应用的低品位热能，实现显著的节能效果。以地源热泵为例，相较于传统空调，其节能幅度可达 50% 。该技术通过输入少量电能驱动热泵机组运转，借助循环水将地下土壤的恒温传输至热泵机组，随后机组将水中十几度的恒温热量提取并提升，输送至末端循环水，使其升温至 40-50^∘C ，进而达成供暖目的。

4.2 环保

新型热泵技术在运行过程中，不会向外界排放废气、废水、废渣等污染物，有效避免了粉尘、废气和霉菌对环境的污染，是理想的绿色节能中央空调技术。以邢台市任泽区深层地热改造项目为例，与采用燃气锅炉供暖相比，在一个供暖季内，该项目可减少二氧化碳（ (C0₂ ）排放6993 吨、碳氢化合物（CₙHₘ）排放 1.27 吨、氮氧化物（ (NO_x) ）排放 10.25 吨、二氧化硫（ S0₂ ）排放 56.6 吨以及粉尘排放28.3 吨，环保成效显著。

4.3 稳定性与可靠性

新型热泵技术在设计与制造环节，运用了先进的技术和优质材料，具备较高的稳定性和可靠性。以海尔赤焰 + 系列超低温空气源热泵机组为例，该机组配备了艾默生谷轮™ ZW 系列热泵专用压缩机。此压缩机可搭载 EVI 喷气增焓技术和变频涡旋技术，并采用可变容积比技术，有效提升了部分负荷性能，能够精准控制热泵在低温环境下的热衰减，确保在低温工况下满足制热要求，使制热量增加 8- 10% ，制热能效提升 15- 20% 。

结束语

新型热泵技术在暖通工程领域展现出广阔的应用前景，其高效节能、环保以及稳定性与可靠性等突出优势，能够充分满足不同领域暖通工程的需求。在实际应用过程中，需依据具体项目的需求和实际情况，合理选择热泵类型与规格，并科学设计系统，以充分发挥新型热泵技术的优势。展望未来，随着技术的持续进步与创新，新型热泵技术的性能将不断提升，成本将逐步降低，其在暖通工程中的应用范围也将更加广泛。同时，政府应加大对新型热泵技术的支持力度，制定相关政策与标准，推动其在暖通工程中的广泛应用。

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