節(jié)能是現(xiàn)代社會生活的重要名詞，可以說已經(jīng)家喻戶曉。但是，具體怎么來計量某項目或某技術(shù)節(jié)省了多少能源？曾有一些人疑惑：無法計量。這里以地源熱泵為例，打算為之理清一條思路，便于今后相關(guān)工作的展開和效益的評定。
1、地源熱泵原理的科普
國際上將地源熱泵譽為“節(jié)能效果最大的單項技術(shù)”。我們需要首先來科普一下地源熱泵的原理。水泵將低水位處的水提升到高處，熱泵如何將低溫的熱量提升到高溫呢？家用空調(diào)機就是一臺以空氣作為低溫?zé)嵩吹臒岜?，也可稱空氣源熱泵。熱泵設(shè)備的內(nèi)部是一套有機工質(zhì)循環(huán)的環(huán)路，由蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器和膨脹閥串聯(lián)構(gòu)成。現(xiàn)在的有機工質(zhì)主要是R134a，沸點低于零下。
當(dāng)地源熱泵工作時，R134a在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)，需要吸收熱量，它就吸收進入蒸發(fā)器的地下水或地埋管循環(huán)水中（例如13C）的熱量，被吸收熱量后的地下水或地埋管循環(huán)水溫度可降低5C，變?yōu)?C；接著，壓縮機將壓力和溫度都較低的氣態(tài)R134a壓縮成高溫高壓的R134a氣體，然后排氣至冷凝器，R134a氣體在冷凝器中放出熱量后溫度降低并變成液態(tài)，其熱量被供暖循環(huán)水帶走，這溫度通常在4548C，可以利用風(fēng)機盤管將熱氣順著風(fēng)道吹到各房間，也可以通入鋪在地板下面的PE材料的細(xì)管線對房間實施地板供暖；由冷凝器出來的液態(tài)R134a壓力依然比較高，需經(jīng)過膨脹閥減壓后溫度和壓力都降低，再進入蒸發(fā)器，如此完成一個循環(huán)，地源熱泵完成了低溫?zé)崃康礁邷氐妮斔汀?/span>
如果用空氣源熱泵供暖，則進入蒸發(fā)器供吸收熱量的就不是地下水或地埋管循環(huán)水，而是空氣。冬天空氣的溫度比地下水低，常壓空氣的熱導(dǎo)率只及水的1/26，因此空氣源熱泵從空氣取熱、靠空氣傳熱的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上地源熱泵。
2、地源熱泵如何實現(xiàn)節(jié)能
世界上普通地源熱泵平均可達(dá)到COP=4.3，而高溫地源熱泵因輸出5070C相對艱難則COP降低。COP稱為性能系數(shù)，其4.3的含義相當(dāng)于消耗1kW的電力，可以產(chǎn)生4.3kW的熱量。相比之下，空調(diào)機的COP為1.82，電熱器供熱的COP為1，燃油的熱效COP為0.9，燃煤的熱效COP為0.6。利用這些性能數(shù)據(jù)，我們就可以計算節(jié)能了。
2.1 燃油比燃煤節(jié)能33%
如果不計算成本價格，則燃油比燃煤節(jié)能33%，因為1kg標(biāo)準(zhǔn)煤能產(chǎn)生7000kcal熱量，而1kg燃油能產(chǎn)生10500kcal熱量，從獲得的熱量比較，同樣重量的燃料油比標(biāo)準(zhǔn)煤多得到3500kcal的熱量，350010500=33%，也就是節(jié)?。ㄔ霎a(chǎn)）了33%能量。
2.2 地源熱泵的節(jié)能在省電
地源熱泵COP為4.3，其產(chǎn)生4.3kW的熱只用了1kW的電，就是在4.3kW的供熱中節(jié)省了3.3kW，這3.3kW是額外來自地下水或地埋管的熱量。于是，3.34.3=0.767，就是說它額外增產(chǎn)了76.7%的熱，這肯定是節(jié)能。然而這是熱泵本身的節(jié)能，實際在地源熱泵系統(tǒng)中還有循環(huán)泵等消耗的電能。整套地源熱泵系統(tǒng)可以做到節(jié)能大于4050%，它肯定比“燃油比燃煤節(jié)能33%”要大，所以才有“節(jié)能效果最大的單項技術(shù)”之譽稱。
3、還有其它的節(jié)能
通俗來說，供暖的節(jié)能就是比傳統(tǒng)、比常規(guī)獲得額外的熱量來源。當(dāng)然，從嚴(yán)格意義上來說，我們也得考慮經(jīng)濟成本，如果能量節(jié)省了，但成本多化了不少，這在短期可以依靠政府補貼費，而從可持續(xù)發(fā)展來看，還應(yīng)尋求進一步改進的辦法。國外對可再生能源的補貼政策，也是政府提供一段時期的補貼，補貼率會逐漸降低，目的是讓你不斷改進提高效率、降低成本，而不是包攬到底。
3.1 空調(diào)機常規(guī)工作時也節(jié)能
空調(diào)機常規(guī)工作時COP=1.82，用作供暖時它消耗1kW的電力，產(chǎn)生了1.82kW的熱量，因此其熱泵可以節(jié)電（能）40%50%；當(dāng)然它作為空氣源熱泵，同樣也有系統(tǒng)的通風(fēng)循環(huán)等耗電，其實際的系統(tǒng)節(jié)能約可達(dá)25%35%。
3.2 建筑的外墻保溫節(jié)能
北京市近年采取補助政策，加強樓房外墻貼護保溫，減小熱損失，減少供熱負(fù)荷需求，這也是節(jié)能措施。北京市氣候條件下過去規(guī)范的建筑物供暖熱指標(biāo)是50W/m2。但建設(shè)部早就提倡我國建筑節(jié)能，北京市已有的實踐可以將大樓的供暖熱指標(biāo)降為38 W/m2，這就是實際用能為定額的3850=0.76，即已經(jīng)節(jié)能24%。如果普通住宅普遍外墻貼護保溫，也可以節(jié)能24%。
3.3 空氣源熱泵極寒工作節(jié)能嗎？
我們不會忘記2008年初我國南方的凍雨災(zāi)害氣候，由于氣溫降至零下，當(dāng)時南方用空調(diào)機采暖的全都癱瘓，采不出暖了?，F(xiàn)在的超低溫空氣源熱泵比當(dāng)時的空調(diào)機（普通空氣源熱泵）增加了稱作“噴氣增焓回路”的設(shè)計，于是熱泵系統(tǒng)可以“-25C安全穩(wěn)定工作”了。其所謂“回路”就是在冷凝器出口到壓縮機進口間增設(shè)一條串聯(lián)了膨脹閥和中間換熱器的支路，有利于蒸發(fā)器吸收低溫空氣中的熱量，有利于壓縮機的連續(xù)運轉(zhuǎn)，但實際減?。ǚ至鳎┝诉M入蒸發(fā)器的流量，即減小了從空氣吸熱的總量，降低了COP值。
這套系統(tǒng)如果全部在-25C條件下運行，它從蒸發(fā)器獲得的額外熱量少，其COP只能略大于1，而實際增加的系統(tǒng)能耗及投入成本大于直接用電采暖，就談不上節(jié)能了。只能說，因為初寒期和末寒期采暖時空氣源熱泵尚可節(jié)能，所以將其-25C幾天的費電耗能攤銷了。用戶只聽著-25C機器還在轉(zhuǎn)，也體諒極寒天氣下室溫稍低，但沒有去計量這幾天的耗電遠(yuǎn)大于平時。
3.4 利用太陽能節(jié)能
利用太陽能采集熱量，只需設(shè)備的初投資，不需要付“原料”費，從太陽能獲得的熱能都屬于節(jié)能。單純依賴太陽能對全部建筑物供暖的熱量不夠，利用太陽能與地源熱泵結(jié)合的供暖是可行的。太陽能可以補充一部分地源熱泵能力的不足，相對減小地源熱泵的投資，各地已進行過一些試驗工程見效，總體上是節(jié)能的。
總之，地源熱泵在我國正得到快速發(fā)展，這里有地源熱泵節(jié)能和減排效益的優(yōu)勢，也有國家政策的優(yōu)惠扶持，但是我們不能停留在目前水平。我們要一方面做工程應(yīng)用，一方面做研究改進。地源熱泵行業(yè)要發(fā)揚真實的優(yōu)勢，依靠科學(xué)，不靠蒙人。任何東西都有不全完美之處，依靠人類的進步和科學(xué)技術(shù)的提高，地源熱泵行業(yè)應(yīng)該為人民、為社會、為國家做出更大貢獻。
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