低溫?zé)崴孛孑椛涔┡ê喎Q“水地暖”)系統(tǒng)所用的熱水,不再以加熱鍋爐里冷水的形式獲取,而是以少量電能為驅(qū)動(dòng)能源,通過熱泵做功,從空氣、水或土壤中提取熱量進(jìn)而制取熱水。實(shí)踐顯示,分別以空氣源熱泵、地源熱泵和水源熱泵為熱源設(shè)備的水地暖系統(tǒng)比以鍋爐為熱源設(shè)備的水地暖系統(tǒng)更加節(jié)能、更加環(huán)保,而且可以同時(shí)制冷并提供生活熱水。
空氣作為熱的來源之一,不受地域限制,且無需交納費(fèi)用??諝獾倪@一特點(diǎn)使得能從空氣中提取熱能的空氣源熱泵備受采暖市場的青睞。在我國科技工作人員的努力下,空氣源熱泵己經(jīng)成為水地暖系統(tǒng)比較節(jié)能的熱源設(shè)備之一。
2001年,清華索蘭環(huán)能技術(shù)研究所在北京(寒冷地區(qū))首次將空氣源熱泵應(yīng)用于水地暖系統(tǒng),在不借助任何其他輔助熱源的前提下獲得了成功,使“空氣溫度低于-5℃就不能應(yīng)用空氣源熱泵采暖”的傳統(tǒng)觀念得到了糾正。清華索蘭研究所的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示:在室溫不低于18℃的情況下,“空氣源熱泵+地暖系統(tǒng)”在整個(gè)冬季的節(jié)能率達(dá)60%以上,熱泵的冬季平均COP為2.7,折合成一次能源利用率為270%,這與燃煤鍋爐的能源利用率相當(dāng)。到目前為止,“空氣源熱泵+地暖系統(tǒng)”己應(yīng)用在全國30萬平方米的建筑中。其中,在大連和鞍山的相關(guān)建筑中,這種供暖系統(tǒng)在室外氣溫為-23℃的情況下仍然保持正常運(yùn)行。“空氣源熱泵+水地暖系統(tǒng)”的諸多應(yīng)用案例說明,它不但具有節(jié)能減排的優(yōu)點(diǎn),而且十分有利于獨(dú)立采暖用戶對(duì)采暖溫度的控制和對(duì)采暖耗能的計(jì)量。以北京長安新城住宅小區(qū)(2004年建)為例,一套122平方米的住房,選用“空氣源熱泵+水地暖系統(tǒng)”采暖,系統(tǒng)總投資4萬元,投入運(yùn)行后每年節(jié)電2500千瓦時(shí),按市電電價(jià)0.48元/千瓦時(shí)計(jì)算,每年可節(jié)約電費(fèi)1200元。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,這個(gè)住宅中的家庭每個(gè)采暖季每平方米的采暖費(fèi)還不足15元,與采用燃煤鍋爐的采暖費(fèi)比較接近。對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后還發(fā)現(xiàn):應(yīng)用這一采暖系統(tǒng)3個(gè)采暖季后即可收回增加的設(shè)備投資,并且在夏季還可制冷。在此過程中,每年還能減少排放二氧化碳706.02千克(以碳計(jì))。
與空氣源熱泵能有效利用空氣中熱能一樣,地源熱泵能有效利用土壤中的熱能,因而也可作為水地暖系統(tǒng)比較節(jié)能的熱源設(shè)備。只是,地源熱泵比較容易受地質(zhì)條件的限制,且需要有較大的空地。
水源熱泵由于可以有效利用地下水中的熱能,因此也可作為水地暖系統(tǒng)比較節(jié)能的熱源設(shè)備。實(shí)踐發(fā)現(xiàn),在地下井的特定區(qū)間中,水溫全年基本不變。少許水的溫度受地下淺層土壤溫度的影響,冬季水溫為14℃,這一溫度比土壤源熱泵提取熱能時(shí)土壤中的溫度和空氣源熱泵提取熱能時(shí)空氣中的溫度都高,這有利于水源熱泵的運(yùn)行。但是水源熱泵和地源熱泵一樣,易受地質(zhì)條件的限制,對(duì)回灌技術(shù)的要求也比較高,且應(yīng)確保不污染水源。
綜上所述,與其他供暖形式相比,熱泵的另一大優(yōu)勢(shì)在于既可供熱也能供冷,還能提供生活熱水;從熱泵機(jī)組的容量來講,空氣源熱泵適合于單棟中型公共建筑(3萬平方米以下)和分散型小區(qū)建筑及別墅,對(duì)于冷熱量不平衡的地源熱泵也是如此,但在地質(zhì)條件具備的情況下,空氣源熱泵和水源熱泵都可作為大型建筑的冷熱源。