空氣源熱泵之所以節(jié)能，是因?yàn)樗梢詮氖彝饪諝庵蝎@取大量大自然的免費(fèi)能源，并通過電能將其轉(zhuǎn)移到室內(nèi)。其節(jié)能原理是：使用1度的電能，可以同時(shí)從室外空氣中獲取2倍以上免費(fèi)的空氣能，能產(chǎn)生3倍以上的熱能，使用效率可以達(dá)到3倍以上。目前，空氣源熱泵技術(shù)在國內(nèi)有了新的進(jìn)展―――高壓腔直流變速壓縮機(jī)或噴氣增焓技術(shù)在該設(shè)備中得到了成功的應(yīng)用。這種技術(shù)的應(yīng)用使空氣源熱泵的運(yùn)行范圍擴(kuò)大到-20℃。2000年以來，隨著熱泵技術(shù)的成熟，歐洲諸國出現(xiàn)了將熱泵技術(shù)應(yīng)用于低溫?zé)崴孛孑椛涔┡?以下簡稱“水地暖”)系統(tǒng)的熱潮，至今已經(jīng)銷售出了幾十萬套。歐洲EN14511標(biāo)準(zhǔn)就是在這種情況下出臺(tái)的。

　　目前，水地暖技術(shù)也取得了新的進(jìn)展：散熱效率提高，熱媒水溫可低于50℃，進(jìn)回水溫差可控制在5℃;升溫響應(yīng)時(shí)間快，只需30分鐘～40分鐘，可控性高。其中預(yù)制溝槽薄型水地暖系統(tǒng)的進(jìn)水溫度可控制在35℃，回水溫度可控制在31.12℃。在空氣基準(zhǔn)溫度為20℃的條件下，實(shí)驗(yàn)室檢測散熱量值可達(dá)每平方米100瓦。通過縮小加熱管管徑，增大加熱管網(wǎng)敷設(shè)密度，以大流量、小溫差、低水溫進(jìn)行輻射供暖，該系統(tǒng)的供暖效果更好。測試數(shù)據(jù)表明：末端溫度越低，系統(tǒng)效率越高―――每降低1度，效率提高0.5%。因此，用該系統(tǒng)與空氣源熱泵組成供暖系統(tǒng)，是確保該供暖技術(shù)節(jié)能能效比高的關(guān)鍵因素。太陽能熱水技術(shù)在國內(nèi)外也取得了新的進(jìn)展，熱效率比過去有了大幅提高。過去，空氣源熱泵、水地暖系統(tǒng)、太陽能熱利用系統(tǒng)通常各自在建筑中發(fā)揮節(jié)能作用，互不關(guān)聯(lián)，未能發(fā)揮綜合效益。現(xiàn)在可以把上述系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來，優(yōu)化組合成一個(gè)新的建筑采暖(生活熱水)系統(tǒng)，形成新的建筑節(jié)能系統(tǒng)。

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，空氣源熱泵-太陽能設(shè)備-水地暖系統(tǒng)運(yùn)行狀況良好

　　從2011年初開始，北京市建設(shè)工程物資協(xié)會(huì)組織大專院校、設(shè)計(jì)科研單位、企業(yè)等共同完成了由住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部立項(xiàng)的“空氣源熱泵、太陽能與低溫?zé)崴嘏M合建筑采暖系統(tǒng)的節(jié)能能效研究”科技項(xiàng)目，并于2012年11月26日通過了成果驗(yàn)收。該課題完成了空氣源熱泵、太陽能與水地暖及生活熱水的不同組合系統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與示范，并在多個(gè)工程項(xiàng)目中得到推廣與應(yīng)用。其中，在北京、秦皇島、青島、上海、重慶和長沙等地的房屋建筑(八項(xiàng)工程)中進(jìn)行了重點(diǎn)測試，得出了華北、華東、華中等寒冷和冬冷夏熱地區(qū)的建筑采暖與供熱能效數(shù)據(jù)。空氣源熱泵與水地暖的組合系統(tǒng)能效比(COP)均超過3.0，具有運(yùn)行能效高、運(yùn)行費(fèi)低的特點(diǎn)。這種系統(tǒng)完全可以滿足華北及周邊寒冷地區(qū)，以及華中、華東等冬冷夏熱地區(qū)冬季采暖的需求。

　　我們對(duì)住宅建筑中不同供熱方式模擬計(jì)算及測試的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同供熱方式的一次能源消耗量排序如下：燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)供熱方式<低溫空氣源熱泵供熱方式<燃?xì)獗趻鞝t供熱方式<大型燃煤鍋爐供熱方式<區(qū)域燃煤鍋爐供熱方式<直接電采暖供熱方式。該課題示范項(xiàng)目測試結(jié)果顯示：在華北地區(qū)北部，2011年～2012年采暖季期間，1月份室外平均溫度是-4℃，最低溫度是-17℃，采暖室內(nèi)平均溫度保持在18℃;凡達(dá)到50%節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的建筑，冬季采暖和生活熱水使用空氣源熱泵和太陽能的費(fèi)用為每平方米13元～15元左右;使用空氣源熱泵的為每平方米18元～20元，低于其它采暖方式的運(yùn)行費(fèi)用。

　　課題組在北京跟蹤、測試了十多個(gè)項(xiàng)目，上述系統(tǒng)的運(yùn)行狀況都比較理想。其中北京城區(qū)南四環(huán)的鴻博家園小區(qū)測試項(xiàng)目，2011年～2012年采暖季期間的測試情況如下：室外最低溫度為-9.8℃，最冷日平均溫度為-4℃，最冷月平均溫度為-2.52℃，室內(nèi)整個(gè)冬季平均溫度保持在20℃～22℃，水地暖供水溫度為35℃。按采暖季125天、每戶建筑面積平均82平方米計(jì)算，采暖總耗電量不超過2000度,每平方米約為33 度。空氣源熱泵能效比在3.2以上。采暖季電費(fèi)為每平方米15元左右，低于同期同戶型壁掛爐加散熱器的采暖運(yùn)行費(fèi)用。北京郊區(qū)的幾個(gè)測試項(xiàng)目的情況如下：在室外溫度最低的一個(gè)別墅項(xiàng)目中，冬季室外平均溫度為-6.2℃，最低溫度為-18.8℃。室內(nèi)平均溫度保持在20℃，空氣源熱泵的COP值仍可達(dá)到3.0以上。冬季取暖和生活熱水所用電費(fèi)為每平方米19.7元，低于北京市燃?xì)忮仩t采暖費(fèi)。在北京郊區(qū)農(nóng)村新建和舊房改造項(xiàng)目中，采用空氣源熱泵、太陽能復(fù)合熱源作為冬季水地暖系統(tǒng)和生活熱水的熱源，也取得了很好的效果。其中，房山區(qū)西白岱村項(xiàng)目的測試數(shù)據(jù)為：2011年～2012年采暖季期間，1月份室外平均溫度為-4℃，最低溫度為-17℃，室內(nèi)平均溫度保持在18℃。系統(tǒng)采暖和生活熱水總制熱量為16960千瓦，總耗電量為5367 度，制熱能效比為3.16。其中冬季太陽能制熱貢獻(xiàn)率占總制熱量約30%。如果在太陽能集熱器主動(dòng)式采暖的同時(shí)，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上增加房屋太陽能被動(dòng)式采暖技術(shù)設(shè)施，如加大向陽窗采光面積，安裝日落后使用的保暖窗簾(擋板)，并使用蓄熱材料，太陽能的采暖貢獻(xiàn)率可超過40%。農(nóng)村凡達(dá)到50%節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的房屋，冬季采暖和生活熱水使用空氣源熱泵加太陽能的費(fèi)用為每平方米13元～15元;僅使用空氣源熱泵的費(fèi)用為每平方米18元～20元。

空氣源熱泵-太陽能設(shè)備-水地暖系統(tǒng)有助于落實(shí)國家節(jié)能減排目標(biāo)

　　我國北方寒冷地區(qū)，冬季太陽光照資源較豐富。依靠目前的技術(shù)，太陽能主要用于生活熱水，還不能單獨(dú)解決采暖問題。采用太陽能和電鍋爐輔助采暖，實(shí)際上還是以耗電為主。采用太陽能和空氣源復(fù)合熱源解決冬季采暖和生活熱水供應(yīng)，則是一個(gè)節(jié)能減排的好舉措。尤其是在沒有集中供熱設(shè)施及燃?xì)夤芫W(wǎng)的郊區(qū)村鎮(zhèn)，使用這一技術(shù)的初投資雖然較大，但運(yùn)行費(fèi)用很低，幾年內(nèi)即可收回成本。若考慮該系統(tǒng)可兼顧夏季制冷的特性，其綜合性價(jià)比的優(yōu)勢(shì)則更為明顯。

　　通過對(duì)住宅建筑不同供熱系統(tǒng)的二氧化碳排放量計(jì)算，結(jié)果顯示：空氣源熱泵是幾種供熱系統(tǒng)中二氧化碳排放量最低的供熱系統(tǒng)之一。目前我國相當(dāng)多的中小城市、村鎮(zhèn)解決采暖和生活熱水的手段仍以燃煤為主。顯然，這種手段污染比較嚴(yán)重。因此，空氣源熱泵若能在國內(nèi)有條件的地區(qū)推廣，將會(huì)大大減少二氧化碳的排放量，為我國 “節(jié)能減排”的戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)施作出重要貢獻(xiàn)。以北京郊區(qū)農(nóng)村為例，據(jù)近年京郊新農(nóng)村規(guī)劃調(diào)查中統(tǒng)計(jì)，京郊農(nóng)村一個(gè)采暖季需用煤347萬噸;排放900萬噸二氧化碳、8675噸二氧化硫、8443噸煤煙粉塵。如果一個(gè)農(nóng)村家庭安裝一套空氣源熱泵(太陽能)三聯(lián)供系統(tǒng)，就能解決3口～5口之家一年正常的生活取暖和熱水需求。這樣，每年可節(jié)約燃煤3噸左右;節(jié)電230 度，節(jié)省費(fèi)用2500元，并減少二氧化碳排放量5～8噸、減少煙粉塵排放72公斤、減少二氧化硫排放75公斤。京郊110萬戶需要節(jié)能改造的農(nóng)村住宅中，若有1/3的住宅采用這項(xiàng)供熱技術(shù)，即可減少排放二氧化碳296萬噸、二氧化硫2775噸、煙粉塵2664噸。顯然，這將在北京市落實(shí)“藍(lán)天工程”的目標(biāo)中發(fā)揮重要作用。

　　目前，該項(xiàng)采暖技術(shù)已在北京及周邊地區(qū)的民用建筑項(xiàng)目中得到應(yīng)用。《住宅戶式空氣源熱泵和太陽能生活熱水系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》(以下簡稱《導(dǎo)則》)也已經(jīng)編制完畢。《導(dǎo)則》提供了該系統(tǒng)的性能參數(shù)、應(yīng)用條件、該系統(tǒng)的優(yōu)化組合及選配方案。