建筑節(jié)能與熱泵技術(shù)施工組織設(shè)計(jì)方案

建筑節(jié)能與熱泵技術(shù)關(guān)鍵詞節(jié)能熱泵空調(diào)余熱利用1.當(dāng)前空調(diào)、采暖與熱水供應(yīng)事業(yè)面臨的機(jī)遇隨著人民生活水平日益提高，對(duì)于住宅、辦公樓中的室內(nèi)環(huán)境和公共民用建筑的室內(nèi)環(huán)境的要求越來(lái)越高。室內(nèi)環(huán)境的舒適度有下列四種因素構(gòu)成：一是冷與熱的環(huán)境（室溫）、二是室內(nèi)空氣品質(zhì)、三是聲環(huán)境（要求安靜，燥聲低）、四是光環(huán)境（充足的陽(yáng)光和合適的照度）當(dāng)前一般家庭中都有精美的裝潢，夏季有空調(diào)降溫，而且希望有冬季的采暖，以及全年的生活熱水供應(yīng)。有的人群對(duì)于室內(nèi)舒適的環(huán)境要求更高，要求做到個(gè)性化，即可以根據(jù)使用人的喜好，來(lái)調(diào)節(jié)房間的溫、濕度和新風(fēng)量。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)建筑事業(yè)迅猛發(fā)展。2002年底，我國(guó)城鄉(xiāng)房屋建筑面積共計(jì)為388億平方米，其中城市131.8億平方米。預(yù)計(jì)到2010年底，全國(guó)房屋建筑面積為519億平方米，其中城市171億平方米；估計(jì)到2020年底，全國(guó)房屋建筑面積為686億平方米，其中城市261億平方米。就拿住宅建筑來(lái)說(shuō)，過(guò)去幾年，我國(guó)每年新建建筑16－19億平方米，其中城市住宅4-6億平方米，公共建筑3-4億平方米，市場(chǎng)12億平方米。住宅產(chǎn)業(yè)每年達(dá)到4000億元左右的規(guī)模，直接拉動(dòng)GDP上升2％，2003年超過(guò)1萬(wàn)億元。今后5－10年仍將保持這一勢(shì)頭。隨著GDP的不斷上升，空調(diào)、采暖和熱水供應(yīng)設(shè)施便成為人民生活的必需品。一般統(tǒng)計(jì)，當(dāng)某地區(qū)的人均GDP達(dá)到4000美元時(shí)，空調(diào)、采暖和熱水供應(yīng)設(shè)施便成為人民生活的必需品，就像水、電、煤氣一樣成為建筑物的基本設(shè)施之一。而我國(guó)沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的城市和經(jīng)濟(jì)特區(qū)，在1999年的統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明，人均GDP已達(dá)到2000美元，按照這些城市GDP每年10％以上的增長(zhǎng)率，只需6年時(shí)間便可達(dá)到4000美元，即達(dá)到上海和深圳2000年的水平（上海2000年的人均GDP已達(dá)到4180美元，2007年時(shí)，可達(dá)8000美元）2003年我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展已實(shí)現(xiàn)人均1000美元，是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑，標(biāo)志我國(guó)又進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段，為2020年全面實(shí)現(xiàn)小康社會(huì)建設(shè)發(fā)展目標(biāo)開(kāi)了一個(gè)好頭，同樣也為中央空調(diào)、集中采暖、家用/商用中央空調(diào)和熱水供應(yīng)事業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了良好的機(jī)遇。2.當(dāng)前空調(diào)、采暖與熱水供應(yīng)事業(yè)面臨的挑戰(zhàn)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建筑業(yè)的快速發(fā)展給空調(diào)與熱水事業(yè)帶來(lái)了良好的機(jī)遇，但對(duì)能源的需求越來(lái)越大，能源安全問(wèn)題越來(lái)越突出。我國(guó)能源的短缺，已成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展一個(gè)重要的制約因素，也使得空調(diào)、采暖和熱水供應(yīng)事業(yè)的發(fā)展面臨著嚴(yán)峻形勢(shì)和挑戰(zhàn)。我國(guó)是一個(gè)人口多，自然資源少，能源缺乏的國(guó)家。我國(guó)石油儲(chǔ)量?jī)H是世界總儲(chǔ)量的1.8-2.34%，天然氣的儲(chǔ)量是世界總儲(chǔ)量0.7-1.2%，煤的儲(chǔ)量是世界總儲(chǔ)量的10.97%.以平均水平計(jì)，我國(guó)的水資源是世界平均水平的1/4，人均2200立方米；我國(guó)石油可開(kāi)采的儲(chǔ)量?jī)H為世界平均水平的1/9；天然氣是1/23；煤炭稍高一些，約為1/2.當(dāng)前空調(diào)能源緊張具體體現(xiàn)在電力用戶側(cè)，造成買得起，用不起（運(yùn)行費(fèi)用高），不能用（電力供應(yīng)缺乏）如不搞節(jié)能的建筑（即少耗能的建筑，或者不用空調(diào)與采暖的建筑），節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)與熱水供應(yīng)系統(tǒng)，到時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)沒(méi)有那么多的能源（電力）供給，而且運(yùn)行費(fèi)用很高。我國(guó)能源發(fā)展面臨嚴(yán)峻形勢(shì)和挑戰(zhàn)表現(xiàn)為：2.1我國(guó)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)還沒(méi)有走出高增長(zhǎng)、高消費(fèi)、高污染的模式，能源（資源）浪費(fèi)巨大。同樣1美元產(chǎn)值（GDP）的能耗，我國(guó)是世界水平的5.9倍；是美國(guó)的4.3倍；是日本的11.5倍，生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重；我國(guó)電力供應(yīng)矛盾日益突出，而夏季空調(diào)和冬季采暖是造成電力負(fù)荷峰谷差最主要的原因。2002年全國(guó)各電網(wǎng)空調(diào)制冷負(fù)荷共達(dá)4500萬(wàn)千瓦，相當(dāng)2.5個(gè)三峽電站的滿負(fù)荷出力；2003年因空調(diào)用電負(fù)荷太高，至少有10個(gè)省市不得不拉閘限電，2004年全國(guó)有27個(gè)省市嚴(yán)重缺電。2004年夏季高溫全國(guó)電力供應(yīng)的缺口達(dá)到3000萬(wàn)千瓦。2.2城市化的加快增加了對(duì)能源的需求。我國(guó)城市化率從改革開(kāi)放初期的18%上升到40.5%，城市由193個(gè)發(fā)展到662個(gè)，到2020年全國(guó)有約57%的人口為城鎮(zhèn)人口，總數(shù)達(dá)8.28億，比2002年增加了3.26億。未來(lái)一個(gè)時(shí)期，農(nóng)村人口向城市大量轉(zhuǎn)移是必然趨勢(shì)。城鎮(zhèn)人口平均年消耗能源為農(nóng)村的3.5倍。如果城市化水平提高一個(gè)百分點(diǎn)，意味著將增加1300萬(wàn)城市人口，建筑物的增加和居民消費(fèi)結(jié)構(gòu)的升級(jí)增加了對(duì)能源供應(yīng)的壓力。2.3建筑耗能日益突出。建筑耗能從1978年占社會(huì)總能耗的10%，到1996年，我國(guó)建筑年耗能3.35億噸標(biāo)煤，占總能耗消費(fèi)的24%，上升到2001年約占整個(gè)社會(huì)總能耗的27.8%.21世紀(jì)頭20年，是我國(guó)建筑業(yè)的鼎盛期，2020年全國(guó)建筑面積將接近2000年的2倍。目前我國(guó)每年建成的房屋達(dá)16～19億㎡，超過(guò)各發(fā)達(dá)國(guó)家年建成建筑面積的總和，可是不僅已有的388億㎡建筑中95%左右仍屬于高能耗建筑，新建建筑中，仍有95%為高耗能的建筑，真正節(jié)能建筑僅有2%.我國(guó)單位建筑面積采暖能耗為發(fā)達(dá)國(guó)家新建建筑的3倍以上，以北京為例，占5%的大型公共建筑消耗的能源占全市建筑總能耗的50%.按照目前建筑能耗水平發(fā)展，到2020年，我國(guó)建筑能耗將達(dá)到10.89億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，超過(guò)2000年的3倍；問(wèn)題相當(dāng)嚴(yán)重，情況十分緊迫。2.4空調(diào)、采暖和熱水供應(yīng)本身的能耗巨大，但節(jié)能的潛力也很大。當(dāng)前全國(guó)夏季空調(diào)負(fù)荷已達(dá)到4500萬(wàn)千瓦。據(jù)估計(jì)，采暖供熱的能耗占建筑能耗的60%.由于設(shè)計(jì)不合理，大部分無(wú)法實(shí)施分戶的熱計(jì)量和分戶控制所需的室溫；管理不科學(xué)，運(yùn)行前調(diào)試不到位，存在供熱系統(tǒng)嚴(yán)重水平失調(diào)（即使裝了平衡閥，但仍有80%未經(jīng)過(guò)調(diào)試），室內(nèi)采暖系統(tǒng)嚴(yán)重垂直失調(diào)，外管熱損失巨大，樓房上層房間過(guò)熱（用戶不得不開(kāi)窗降溫），上下溫差達(dá)8℃以上，造成熱量大量浪費(fèi)。據(jù)北京的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，2004年冬季采暖的能耗（25.3公斤標(biāo)煤/平方米），與上世紀(jì)80年代持平，提倡節(jié)能20多年來(lái)，沒(méi)有明顯的效果。我國(guó)居住建筑中生活熱水供應(yīng)的能耗也是一個(gè)很大的數(shù)字。據(jù)統(tǒng)計(jì)，生活熱水的耗能量，約占整個(gè)民用建筑能耗的20-30%.其中商業(yè)建筑生活熱水的能耗量占其總能耗量的10-40%，具體來(lái)說(shuō)，寫字樓熱水能耗占總能耗的2.7%；商場(chǎng)占10.7%；飯店占31%；醫(yī)院占41.8%.估計(jì)目前我國(guó)城鎮(zhèn)人口達(dá)5億，以每人每日用25升到35升熱水，那么全年生活熱水的總能耗是1750億度到2450億度電。如果再不搞節(jié)能的話，全國(guó)人民凡能用空調(diào)的，都用空調(diào)，能采暖的，都采暖，城鎮(zhèn)人口都有熱水供應(yīng)，都要達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)的要求的話，我國(guó)僅有的資源和能源是供不上的。為了緩解電力緊張狀況，國(guó)務(wù)院已開(kāi)展為期三年的“資源節(jié)約活動(dòng)”，上海市已率先倡議出臺(tái)了一些節(jié)能措施，首都北京也在響應(yīng)。我國(guó)為了解決電力供應(yīng)不足的問(wèn)題，也擬多發(fā)展一些核電站，擬再建20多個(gè)大型核電站，但其總發(fā)電量，也僅占全部發(fā)電能力的4%.到2020年我國(guó)的GDP要翻兩翻，而我國(guó)的能源工業(yè)僅能達(dá)到翻一翻的水平，那么，另一半，除非大量進(jìn)口（2004年我國(guó)原油的進(jìn)口量達(dá)1.2億噸，對(duì)外依靠程度達(dá)57%），只有靠節(jié)能的辦法來(lái)解決?？照{(diào)用電目前已占我國(guó)全部發(fā)電量的18%，由此可見(jiàn)，制約我國(guó)空調(diào)采暖和熱水供應(yīng)事業(yè)發(fā)展的重要因素是能源短缺，因此，建設(shè)部2005年工作要點(diǎn)中將“依靠科技進(jìn)步，推進(jìn)資源能源節(jié)約”列為重點(diǎn)，而引進(jìn)國(guó)際科技資源，推廣建筑節(jié)能新技術(shù)十分重要，要大力發(fā)展節(jié)能節(jié)地型住宅和建筑。3.建筑節(jié)能的途徑鑒于當(dāng)前能源緊缺的狀況，我國(guó)政府制定了“能源開(kāi)發(fā)與節(jié)約并重，近期將節(jié)能放在優(yōu)先”的戰(zhàn)略。建設(shè)部下令，今后建筑節(jié)能，要在目前的建筑耗能的基礎(chǔ)上節(jié)約50％以上，又規(guī)定，其中的一半（25％）由建筑本身來(lái)解決，而另一半（25％）要靠建筑設(shè)備工作者來(lái)解決。建筑本身節(jié)能與建筑設(shè)備系統(tǒng)的節(jié)能密不可分。如果沒(méi)有建筑結(jié)構(gòu)的可靠的節(jié)能措施配合，光靠空調(diào)、采暖系統(tǒng)和熱水供應(yīng)系統(tǒng)來(lái)節(jié)能是不可能徹底解決到2020年能源短缺對(duì)我們的制約。建筑節(jié)能的工作分兩大方面：3.1建筑物本身的節(jié)能對(duì)于建筑節(jié)能的要求，從上世紀(jì)80年代起，我國(guó)建設(shè)部就著手開(kāi)始抓“建筑節(jié)能”的問(wèn)題。1980年國(guó)家頒布了《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（采暖居住建筑部分）（JGJ26-86），該標(biāo)準(zhǔn)要求在1980-1981年的設(shè)計(jì)水平上，節(jié)能30%，其中房屋節(jié)能20%，采暖節(jié)能10%.1996年出臺(tái)了“北方（嚴(yán)寒、寒冷）地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)”（JGJ26-95），2001年建設(shè)部頒布了我國(guó)《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，2003年又推出了我國(guó)《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》。這樣，要求全國(guó)各氣候區(qū)的居住建筑節(jié)能50%的標(biāo)準(zhǔn)全部下達(dá)。而北京市更進(jìn)一步提出節(jié)能65%的強(qiáng)制性規(guī)定。目前已有許多房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)公司著手營(yíng)造“節(jié)能建筑”，例如鋒尚、朗詩(shī)、Moma等公司，他們推出了號(hào)稱“不用空調(diào)和采暖”的建筑，大大改善建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫絕熱性能；盡量減少建筑物外墻和窗戶的面積；利用大自然的能源和熱泵熱回收技術(shù)。不僅如此，從廣義的節(jié)能觀點(diǎn)出發(fā)，還盡量利用可再生的建筑材料，大大減少了建筑物的能耗。具體來(lái)說(shuō)，采用下列措施：3.1.1智能化的外遮陽(yáng)技術(shù)。采用外遮陽(yáng)，可以大大減少夏季空調(diào)的制冷能耗（與內(nèi)遮陽(yáng)相比，約下降83%.具體來(lái)說(shuō)，采用可調(diào)式隔熱金屬卷簾）3.1.2盡量縮小外墻和外窗的面積。有的房產(chǎn)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中，由于設(shè)計(jì)合理，外墻面積比同體量的建筑減少30%，外窗減少40%，仍能保持良好的采光要求。3.1.3高效外墻保溫體系。外墻保溫比內(nèi)墻保溫更有利于建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免室外環(huán)境溫度對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的形變影響，保護(hù)建筑結(jié)構(gòu)主體。外墻采用鋁箔復(fù)合聚苯板，傳熱系數(shù)不大于0.4W/k.㎡，嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)以硬泡聚氨酯板保溫。還可以采用ECI陶瓷隔熱保溫涂料。3.1.4高效隔熱保溫防水屋面技術(shù)與構(gòu)造設(shè)計(jì)。用硬泡聚氨酯、擠塑聚苯板、膨脹聚苯板為主要保溫材料，在嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)做成不同厚度的保溫復(fù)合屋面，其熱阻可達(dá)1.58-3㎡.k/W；在炎熱地區(qū)可采用中空板做成中空屋面。3.1.5高效門窗技術(shù)與構(gòu)造設(shè)計(jì)。窗框采用保溫性能好的塑鋼或ALUK三腔斷熱鋁合金，窗玻璃采用高透光率Low-E中空玻璃，玻璃K值在1.35W/k.㎡.3.1.6混凝土樓板輻射制冷/采暖系統(tǒng)。在樓板中或天棚中埋設(shè)塑料盤管，冬季通入28℃熱水對(duì)房間進(jìn)行輻射采暖；夏季通入19℃冷水對(duì)房間進(jìn)行輻射供冷。冷熱輻射溫度接近或等于室內(nèi)舒適溫度的上下限。部分熱水還可以利用太陽(yáng)能集熱板來(lái)解決。3.1.7外圍結(jié)構(gòu)采用物態(tài)相變蓄熱材料，能量活性建筑基礎(chǔ)以及盡量避免冷橋結(jié)露的構(gòu)造技術(shù)。節(jié)能建筑中除采用上述的措施外，仍須保證室內(nèi)空間必要的新風(fēng)供應(yīng)，因此，有的節(jié)能建筑中加設(shè)了健康新風(fēng)系統(tǒng)。在目前的節(jié)能建筑中，要求暖通專業(yè)所做的是設(shè)計(jì)高效健康新風(fēng)系統(tǒng)和提供樓板輻射制冷/采暖系統(tǒng)和新風(fēng)系統(tǒng)必要的冷熱源。3.2建筑物空調(diào)采暖熱水供應(yīng)系統(tǒng)的節(jié)能建筑物除建筑、結(jié)構(gòu)外，其他附屬建筑設(shè)備專業(yè)很多，包括空調(diào)、采暖、給排水、消防、熱水供應(yīng)、通信網(wǎng)絡(luò)、電力供應(yīng)、燈光照明、燃?xì)夤?yīng)、電梯等，在節(jié)能方面都可以有所作為。這里，僅就空調(diào)、采暖、熱水供應(yīng)的范圍提出節(jié)能的途徑：3.2.1首先，空調(diào)采暖熱水供應(yīng)的節(jié)能，離不開(kāi)建筑物本身的節(jié)能措施，如果建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的冷熱損失能降低一半，那么，空調(diào)采暖系統(tǒng)就可以大大縮小，消耗的能量大大減少。3.2.2其次，設(shè)計(jì)建筑物之初，應(yīng)該對(duì)空調(diào)采暖熱水供應(yīng)的能量利用上作統(tǒng)籌考慮，即夏季可以利用空調(diào)主機(jī)的冷凝熱，來(lái)解決熱水供應(yīng)；冬季要尋找低價(jià)、來(lái)源方便的輔助熱源（例如利用太陽(yáng)能、雨水、建筑中水、土壤等），來(lái)解決采暖和熱水供應(yīng)。3.2.3開(kāi)發(fā)帶有蓄熱功能的熱水采暖與生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)，這樣可以充分利用夜間低價(jià)的谷電，減少白天高峰的用電；3.2.4開(kāi)發(fā)、研制和選用高能效比的冷熱水機(jī)組（關(guān)于提高空調(diào)主機(jī)能效比的問(wèn)題，2004年9月國(guó)家正式出臺(tái)有關(guān)“空調(diào)機(jī)組能效”的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，限定了房間空調(diào)器、單元式空氣調(diào)節(jié)機(jī)、冷水機(jī)組的能源效率及能效等級(jí)，提高了對(duì)機(jī)組COP的要求值）能效限定值是強(qiáng)制性要求，是空調(diào)產(chǎn)品市場(chǎng)準(zhǔn)入的要求。這也意味著今后低COP值的熱泵機(jī)組不能用于空調(diào)系統(tǒng)中，這對(duì)于熱泵中央熱水系統(tǒng)的主機(jī)也同樣有效。3.2.5建筑內(nèi)部熱能的回收（例如利用排風(fēng)中的冷熱量、利用處理過(guò)的建筑中水）；3.2.6大力開(kāi)發(fā)夏季空調(diào)、冬季采暖、全年生活熱水供應(yīng)的家用三用空調(diào)熱水機(jī)組，而其中特別重要的是如何解決以太陽(yáng)能或其他非燃料性（例如雨水、地下水、建筑中水、熱廢氣）熱源為輔助熱源，來(lái)解決提高冬季熱泵的制熱效果和熱水供應(yīng)。從熱泵具有熱回收的能力出發(fā)，在商用中央空調(diào)系統(tǒng)中，可以開(kāi)發(fā)研制“減濕－熱水”聯(lián)合機(jī)組或“空調(diào)－熱水”聯(lián)合機(jī)組。用于游泳池館、桑拿浴室等場(chǎng)所，做到熱水供應(yīng)、減濕、空調(diào)兼有的聯(lián)合系統(tǒng)，3.2.7與建筑配合，在樓板內(nèi)埋設(shè)可通低溫水的塑料管，制成冷頂、熱板等具有供冷、采暖效果的輻射板，冬季采暖、夏季供冷，減輕建筑物的空調(diào)、采暖系統(tǒng)負(fù)荷，甚至可以不再需要空調(diào)采暖系統(tǒng)。3.2.8在空調(diào)產(chǎn)品與熱泵熱水機(jī)組的開(kāi)發(fā)和制造中，應(yīng)充分重視新型的除霜技術(shù)（保證供熱質(zhì)量），變頻技術(shù)（為了適應(yīng)部分負(fù)荷下的節(jié)能），防腐技術(shù)，智能化控制技術(shù)（方便用戶操作）的應(yīng)用。不僅單機(jī)的COP值要高，主機(jī)的氣候適應(yīng)范圍大，而且整個(gè)系統(tǒng)（包括水路、水泵）的能效比要高。3.2.9實(shí)行供暖供熱的改革，實(shí)施分戶熱計(jì)量。3.2.10充分利用熱泵技術(shù)，進(jìn)行空調(diào)余熱的回收和能量綜合利用。3.3“行為”節(jié)能提到節(jié)能，還有一個(gè)重要的課題，就是“行為節(jié)能”，也就是所謂“人的因素第一”的問(wèn)題。要提倡全社會(huì)全民節(jié)能節(jié)水的意識(shí)，提出“要想進(jìn)一步提高生活質(zhì)量，必須從節(jié)能、節(jié)水做起”，在夏季，空調(diào)房間的溫度提高一度；冬季采暖房間溫度降低一度，就會(huì)收到很大的效果。對(duì)于有戶用中央空調(diào)的住宅，用那個(gè)房間，開(kāi)那個(gè)房間的空調(diào)；冬季少開(kāi)窗等等，都會(huì)收到很好的節(jié)能效果。建筑節(jié)能是一項(xiàng)綜合的大型的系統(tǒng)工程，涉及國(guó)家的能源政策，也涉及到建筑、結(jié)構(gòu)、建筑熱工、建筑設(shè)備、建筑電氣、技術(shù)經(jīng)濟(jì)、計(jì)算機(jī)軟件等專業(yè)的技術(shù)、資料、經(jīng)驗(yàn)。北京一些房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)公司已在建筑本身的節(jié)能上做了一些工作，取得了初步成果（號(hào)稱可以“不用空調(diào)和采暖”的建筑物，惟一要用冷熱源設(shè)備、要耗能的是對(duì)進(jìn)入建筑物的新風(fēng)進(jìn)行處理的需要）但是就目前已建成的節(jié)能建筑物來(lái)看，窗戶過(guò)于小，又不能開(kāi)啟，恐怕還不符合一般人的生活習(xí)慣，而且在建筑本身的節(jié)能上考慮較多，而其中的空調(diào)系統(tǒng)，采用高效節(jié)能的主機(jī)和合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，建筑內(nèi)部的熱回收的考慮，尚嫌不足。下面僅就空調(diào)、采暖、熱水供應(yīng)兩個(gè)節(jié)能的重大課題，作一介紹。4.應(yīng)用熱泵技術(shù)進(jìn)行空調(diào)余熱回收和冷熱量綜合利用熱泵技術(shù)是一種熱能回收技術(shù)。使用熱泵技術(shù)，利用空氣、水或土壤中所蘊(yùn)藏的趨于無(wú)限的能量，一年四季都可以取出其中的熱量來(lái)制造熱水；或者將熱量排放到空氣、水、土壤中。利用熱泵原理制造的空調(diào)冷熱水機(jī)組或者熱泵熱水機(jī)組都是一種制冷供熱效率都大于1的設(shè)備。無(wú)論是水源熱泵或者空氣源熱泵，都是可以吸取低溫水源或空氣源的熱量，再將這一些熱量連同本身所消耗的一部分電能所轉(zhuǎn)化的熱量，轉(zhuǎn)送到常溫環(huán)境條件下去應(yīng)用。就拿空氣源熱泵熱水機(jī)組而言，利用了制冷工質(zhì)循環(huán)過(guò)程的“泵”熱原理，完全可以做到“1+2=3”甚至“1+3=4”。公式中“1”是熱泵所消耗的一份能量（電能），而“2”、“3”是從空氣中所吸取的熱量，“3”或“4”就是用來(lái)制取熱水的熱量。即使在冬季日平均氣溫下，空氣源熱泵機(jī)組的能效比COP，也可以達(dá)到2.5左右。應(yīng)該說(shuō)，熱泵機(jī)組（水源或空氣源）是當(dāng)前最為節(jié)能的、最為環(huán)保的空調(diào)采暖設(shè)備，也是最為安全、可靠的、最為簡(jiǎn)便的熱水設(shè)備。當(dāng)前，燃油、燃?xì)?、燃煤的價(jià)格受國(guó)際市場(chǎng)的影響，不斷攀升，人們又轉(zhuǎn)向于用電來(lái)供暖和制取熱水，當(dāng)前采用電鍋爐加上蓄熱技術(shù)的方案，也已得到國(guó)家電力部門的認(rèn)可。而采用熱泵機(jī)組加上蓄熱技術(shù)來(lái)制取熱水，雖然都是用電，但用熱泵機(jī)組，不僅可以比電鍋爐大大節(jié)約用電，而且也完全可以利用低價(jià)谷電，來(lái)大大降低運(yùn)行的成本。利用熱泵技術(shù)，可以充分利用空調(diào)的余熱，制造出空調(diào)和生活熱水同時(shí)產(chǎn)生的“兩用機(jī)組”，或者稱之為“熱回收機(jī)組”-在夏季利用空調(diào)用的冷水機(jī)組的冷凝熱回收，可以很方便地得到生活熱水；而在冬季，對(duì)于仍需要部分空調(diào)降溫的場(chǎng)合，也比較容易利用空調(diào)余熱來(lái)制取生活熱水。例如，南方某酒店的大型中央空調(diào)系統(tǒng)，利用部分空調(diào)冷回水為熱源，加裝一臺(tái)水源熱泵熱水機(jī)組，達(dá)到了為酒店全年供應(yīng)生活熱水的目的。冬季水源熱泵的蒸發(fā)側(cè)產(chǎn)生的冷水（7℃），仍可以供應(yīng)部分需要空調(diào)降溫的房間（例如，KTV包間、餐廳、歌舞迪斯科舞廳等等），而大型空調(diào)冷水機(jī)組可以關(guān)閉不用利用空調(diào)冷回水為熱源的水源熱泵空調(diào)供熱水兩用系統(tǒng)的簡(jiǎn)單流程可見(jiàn)圖1.圖1利用空調(diào)冷回水為熱源的空調(diào)兼生活熱水系統(tǒng)目前，許多住宅或商業(yè)建筑中，要求一方面解決冬季采暖和夏季空調(diào)降溫的問(wèn)題，另一方面又要求全年有生活熱水供應(yīng)。前者，一般用一套家用或商用中央空調(diào)系統(tǒng)；后者，單獨(dú)用一套生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)，也就是說(shuō)用了兩套獨(dú)立的系統(tǒng)。目前家用/商用中央空調(diào)都是利用空氣源熱泵為主機(jī)的，可以達(dá)到夏季供冷、冬季供暖的作用。當(dāng)氣溫極低時(shí)，還必須用輔助加熱的辦法來(lái)增加主機(jī)的制熱功率，保證冬季的供暖效果。但目前三種形式的家用/商用中央空調(diào)系統(tǒng)，均沒(méi)有同時(shí)解決全年的生活熱水供應(yīng)問(wèn)題。夏季利用空調(diào)用熱泵機(jī)組的冷凝熱，肯定可以做到制取空調(diào)冷水的同時(shí)，又得到生活熱水；冬季利用高溫高壓的氟利昂氣體的過(guò)熱焓，也可以同時(shí)得到采暖熱水和生活熱水。但是，這會(huì)要求主機(jī)的制熱功率加大，而且，當(dāng)氣溫越低，所需的采暖負(fù)荷和生活熱水用熱負(fù)荷越大，而主機(jī)的制熱能力卻越低，造成了矛盾。當(dāng)氣溫低于風(fēng)冷熱泵的平衡溫度以下時(shí)，一般也只能加輔助熱源的辦法，來(lái)增加其制熱功率。也有干脆到了冬季，停用風(fēng)冷熱泵，全部用燃?xì)饣蛉加湾仩t來(lái)解決家庭中的采暖和生活熱水供應(yīng)問(wèn)題。能否做到一套家用/商用的熱泵空調(diào)、采暖、全年生活熱水供應(yīng)的三用機(jī)組，而且不用礦物燃料來(lái)補(bǔ)充加熱呢？下面就真正意義上的夏季空調(diào)、冬季采暖、全年生活熱水供應(yīng)一體化的“三用機(jī)組”的研發(fā)作一些介紹和探討。要實(shí)施一機(jī)三用，關(guān)鍵問(wèn)題是要解決冬季低氣溫下的制熱效果，或者是尋找廉價(jià)的方便的輔助熱源，另外一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是可靠的低能耗的除霜技術(shù)。研制三用機(jī)組的思路是：1））增大機(jī)組單機(jī)的制熱能力-可以通過(guò)設(shè)置變頻壓縮機(jī)、雙級(jí)壓縮機(jī)、改換制冷工質(zhì)、采用新型大壓縮比的壓縮機(jī)等辦法；2） 找廉價(jià)的、方便取得的、非礦物燃料的輔助熱源（太陽(yáng)能、廢水、余熱等）3） 分利用出壓縮機(jī)的高溫高壓工質(zhì)的過(guò)熱焓（冷凝熱）和液相工質(zhì)的過(guò)冷熱。下面列舉有關(guān)三用機(jī)組的幾種做法。4.1雙級(jí)壓縮和變頻壓縮，增大單機(jī)低溫工況下的制熱功率為了提高低氣溫下機(jī)組的制熱功率，采用“一次節(jié)流中間補(bǔ)氣不完全冷卻的雙級(jí)壓縮”的機(jī)組，同時(shí)對(duì)低壓級(jí)壓縮機(jī)進(jìn)行變頻控制，其機(jī)組內(nèi)部流程圖可見(jiàn)圖2.圖2一次節(jié)流中間補(bǔ)氣不完全冷卻雙級(jí)壓縮低壓變頻三用機(jī)組該機(jī)組在夏季制冷時(shí)，僅利用低壓壓縮，四通閥斷電，處于制冷位置（圖上的虛線箭頭表示氟利昂的流向）；一般低氣溫下制熱時(shí)，也僅開(kāi)啟單級(jí)低壓壓縮，四通閥通電，處于制熱位置；當(dāng)出現(xiàn)低溫制熱工況時(shí)，打開(kāi)節(jié)流裝置B，關(guān)閉電磁閥C，實(shí)施對(duì)高壓級(jí)補(bǔ)氣冷卻的雙級(jí)壓縮工作。雙級(jí)壓縮時(shí)，可以調(diào)節(jié)低壓級(jí)壓縮機(jī)的供電頻率，改變低壓級(jí)的壓氣量，使得系統(tǒng)的中間壓力處于最佳壓力狀態(tài)，保證高效率和一定的制熱量。機(jī)組利用雙級(jí)壓縮和增加低壓級(jí)壓縮機(jī)頻率的方法來(lái)提高制熱量和制熱性能系數(shù)，以及降低壓縮機(jī)排氣溫度，來(lái)解決空氣源熱泵冬季制熱量不足，制熱性能系數(shù)低下，以及壓縮機(jī)排氣溫度過(guò)高無(wú)法正常運(yùn)行的問(wèn)題……4.2利用工質(zhì)（氟利昂）的冷凝熱，以及液氟過(guò)冷熱的空調(diào)、采暖、生活熱水三用機(jī)組利用氣相工質(zhì)的冷凝熱，以及液相工質(zhì)的過(guò)冷卻熱的制取空調(diào)冷熱水、全年生活熱水供應(yīng)的三用機(jī)組的原理圖可見(jiàn)圖3.其特點(diǎn)是：4.2.1為利用液氟過(guò)冷熱，在冷凝終了的液氟管路上串接一個(gè)生活熱水的預(yù)熱器（對(duì)于液氟來(lái)說(shuō)是過(guò)冷器）8，然后再將過(guò)冷的液氟通入貯液器9.這不僅利用了過(guò)冷卻熱預(yù)熱了熱水，而且提高了工質(zhì)循環(huán)的性能（增加了工質(zhì)單位重量的制冷量）4.2.2為利用高溫高壓氣相氟利昂的冷凝熱，在壓縮機(jī)排氣口1與熱泵四通閥5之間設(shè)置再熱器（熱水器）3，用來(lái)全年制取生活熱水。4.2.3四通閥2及單向閥4、21是為了切斷或打開(kāi)通向再熱器3的氣相氟利昂管路之用，當(dāng)不需要生活熱水或熱水溫度過(guò)高時(shí)，改變四通閥2的流向，使得高溫制冷工質(zhì)直接流入熱泵四通閥5中，或被風(fēng)冷凝（制冷時(shí)），或加熱空調(diào)用的熱水（制熱時(shí)）4.2.4生活熱水夏天具有蓄熱功能和直流加熱功能兩種方式，因?yàn)樯顭崴幌窨照{(diào)冷熱水，每小時(shí)的流量比較恒定，而生活熱水必須適應(yīng)高峰時(shí)段的用水量，同時(shí)也宜利用夜間低價(jià)的谷電。因而適當(dāng)加大蓄熱水箱的容積是有必要的。當(dāng)上水溫度較高時(shí)，也可以達(dá)到直流供生活熱水的方式。對(duì)于生活熱水側(cè)，還可以改為如圖4框線內(nèi)所示的流程。4.2.5采用變頻壓縮機(jī)，來(lái)滿足用戶空調(diào)負(fù)荷和生活熱水負(fù)荷不斷變化的要求，尤其是冬季增大機(jī)組制熱功率和改善制熱性能系數(shù)，是十分重要的一項(xiàng)措施。圖3利用冷凝熱及過(guò)冷卻熱的變頻壓縮制冷、采暖、熱水三用機(jī)組4.3利用水路切換的水源（地源）熱泵冷熱暖三聯(lián)供系統(tǒng)目前已有公司推出利用地下水為熱源的部分熱回收的制冷、供暖、熱水供應(yīng)的三聯(lián)供系統(tǒng)，水源熱泵機(jī)組內(nèi)的氟利昂介質(zhì)在循環(huán)過(guò)程中的流向不改變（無(wú)論冬夏，不用四通閥切換，也沒(méi)有除霜措施），僅用機(jī)外空調(diào)冷熱水管路上的閥門切換，來(lái)達(dá)到夏季供冷、冬季暖熱，其生活熱水僅用過(guò)熱氟利昂氣體加熱。圖4通過(guò)外部水管路切換的水源熱泵空調(diào)、采暖、生活熱水三聯(lián)供系統(tǒng)流程圖4.4利用太陽(yáng)能蒸發(fā)面板為輔助熱源的空氣源三用機(jī)組綜觀上述幾種三用機(jī)的做法，僅僅是部分利用了工質(zhì)的冷凝熱（或者僅僅是工質(zhì)的過(guò)熱焓），其次，這些系統(tǒng)利用雙級(jí)壓縮、變頻技術(shù)和復(fù)雜的控制手段，或利用地下水源技術(shù)過(guò)于復(fù)雜，會(huì)大大增加機(jī)組的一次投資和操作的復(fù)雜性。在空氣為熱源的熱泵中，可開(kāi)發(fā)利用非礦物燃料為輔助熱源的家用/商用制冷－采暖－熱水供應(yīng)“三用”機(jī)組。利用一般太陽(yáng)能真空玻璃管集熱器作為輔助熱源是一個(gè)途徑，但是，太陽(yáng)能真空玻璃管集熱板的集熱效率受天氣、日照、晝夜的影響，而且，1平方米的