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一、超低環(huán)溫空氣源熱泵原理及性能

在不同的供熱方式中，空調(diào)和一般的供熱設備不僅會消耗較多的能源，還會對環(huán)境造成較大的破壞。高寒地區(qū)如果使用普通燃煤鍋爐的供熱方式，不僅會帶來環(huán)境污染的問題，而且很難體現(xiàn)出經(jīng)濟效益，實際供暖效果難以提升。

采用煤改電鍋爐供暖的方式，由于電能消耗太大，費用過大，很多用戶難以承受。使用超低環(huán)溫空氣源熱泵方式供熱，實際的供熱效果更好，不會對環(huán)境產(chǎn)生較大的破壞，屬于可持續(xù)發(fā)展技術(shù)。采用這種技術(shù)時，實際的熱源來自空氣，也就是通過壓縮空氣和吸收其中的熱量，經(jīng)過一定的媒介傳遞，對水箱中的水加熱處理，實現(xiàn)空氣中熱源的傳遞，實現(xiàn)供暖。在不斷的技術(shù)創(chuàng)新和完善中，超低環(huán)溫空氣源熱泵有效提升了對空氣熱源的吸收，供暖的效果也獲得了較大的提升。

空氣源熱泵主要由蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器、儲液罐、過濾器、膨脹閥組成。超低環(huán)溫空氣源熱泵在工作時主要依據(jù)以下原理[1]。

在使用過程中，液態(tài)工質(zhì)在蒸發(fā)器內(nèi)吸收空氣中的熱量而蒸發(fā)形成蒸汽（汽化），然后經(jīng)壓縮機壓縮成高溫高壓氣體，進入冷凝器內(nèi)冷凝成液態(tài)（液化）把吸收的熱量傳遞給需要加熱的水中，液態(tài)工質(zhì)經(jīng)膨脹閥降壓膨脹后，回到蒸發(fā)器內(nèi)重新吸收熱量并蒸發(fā)，如此往復不斷吸收空氣中的熱量而輸出加熱暖氣管道的水達到預設的溫度。

空氣源熱泵實現(xiàn)了空氣中熱源的有效吸收和利用，能夠?qū)崿F(xiàn)供暖。在高寒地區(qū)超低環(huán)溫下，由于蒸發(fā)溫度過低，引起蒸發(fā)量少，導致壓縮機回氣量少，影響冷凝放熱，因此，超低環(huán)溫空氣源熱泵增加了一條連通壓縮機的噴射支路。

當壓縮機回氣量不夠時，噴射支路會給壓縮機補氣使冷凝器的放熱量提高，它在極低的環(huán)境溫度下仍能制熱，也可以采取二次空氣源加熱或太陽能輔助空氣加熱，滿足高寒地區(qū)人們的采暖需求[2]。

在這樣的運行原理中，最重要的是熱泵的使用。熱泵主要由壓縮機、冷凝器、節(jié)流元件、蒸發(fā)器組成，這幾個部件之間會形成閉環(huán)，屬于一個封閉的系統(tǒng)。在超低環(huán)溫空氣源熱泵系統(tǒng)中，要實現(xiàn)對空氣中熱能的吸收和利用，就需要使用制冷劑。制冷劑的主要作用就是在系統(tǒng)中經(jīng)過壓縮、冷凝、膨脹和蒸發(fā)四個過程的不斷循環(huán)，實現(xiàn)在低溫環(huán)境中吸收空氣熱量，加工使用，進而釋放熱量。

在這個系統(tǒng)中，實際的性能如何，也就會直接影響供暖的效果。要保障供暖的穩(wěn)定和實際的效果，就需要重視對相關系統(tǒng)的運行，進行管理和控制，提升超低環(huán)溫空氣源熱泵的運行效益[3]。

二、超低環(huán)溫空氣源熱泵在高寒地區(qū)建筑供暖中應用的優(yōu)勢

高寒地區(qū)的建筑供暖比其他地區(qū)的供暖需求更高，主要是因為高寒地區(qū)的溫度更低，在供暖過程中，如果使用一般的技術(shù)和設施，將難以達到較好的供暖效果，會造成較大的能源消耗。

為滿足建筑的供暖需求，提高人們的生活水平，就需要使用超低環(huán)溫空氣源熱泵這樣的設備。也只有這樣的設備才能有效滿足高寒地區(qū)的采暖需要，由于普通的空氣源熱泵在使用過程中難以滿足高寒地區(qū)的供暖要求，其供暖的能力較低，使用超低環(huán)溫空氣源熱泵能夠很好地解決普通空氣源熱泵供暖不良的問題，提升供暖水平，更好地滿足高寒地區(qū)民眾的采暖需求，促進高寒地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展和社會進步。

從上述相關超低環(huán)溫空氣源熱泵的運行原理和性能方面可以發(fā)現(xiàn)，其在實際使用過程中是在一定的封閉系統(tǒng)中閉環(huán)運行的，具有實用性、經(jīng)濟性、環(huán)保性的優(yōu)點。

（一）實用性優(yōu)勢

在高寒地區(qū)，供暖方式一般有空調(diào)、熱風、地板輻射采暖及散熱器采暖等，不同的供暖方式都能夠達到一定的供暖效果，但不同之處在于是否實用。使用普通空調(diào)采暖，需要達到一定的溫度才能使房間內(nèi)的溫度升高；如果空調(diào)供暖能力不足，則難以達到較好的供暖效果。使用熱風和散熱器的方式供暖需要更大的能耗，在使用過程中還存在一定的危險，危險水平隨著能耗提升和使用頻率的增加而提高。

在此情況下，使用超低環(huán)溫空氣源熱泵就能更好地展現(xiàn)其獨特的實用性價值，主要在于超低環(huán)溫空氣源熱泵的使用過程中，無須與普通的空調(diào)和散熱器一樣消耗較多的能源，使用過程更加安全和穩(wěn)定，這樣也就有效保障了使用方面的安全，具有很高的實用性。

（二）經(jīng)濟性優(yōu)勢

對于熱泵的熱源使用而言，有以下幾種方式：一是土壤熱源；二是水熱源；三是空氣熱源。在這三種常見的熱源中，空氣熱源屬于最為經(jīng)濟的一種，在使用過程中經(jīng)濟優(yōu)勢非常明顯，在安裝和維修相關設備時更能體現(xiàn)其經(jīng)濟優(yōu)勢。

無論利用哪種形式的熱源，都需要壓縮器和換熱器等部件和設備，水熱源和土壤熱源的獲取和利用中需要將一部分設備裝在地下，安裝和后期維護的成本都會提升，相關難度也更大。使用空氣源熱泵，所有大型部件和設施都在地上，因此安裝和后續(xù)的維修維護都更加方便。此外，每平方米的使用成本中，空氣源熱泵更少，具有明顯的經(jīng)濟優(yōu)勢。

（三）環(huán)保性優(yōu)勢

以上三種熱源中，空氣熱源的環(huán)保性優(yōu)勢更加明顯。因為使用的熱源主要來自空氣，因此無論對空氣的獲取、利用還是釋放，都不會對空氣造成較大污染，環(huán)保優(yōu)勢比較明顯。

在具體使用過程中，其較之土壤熱源熱泵和水熱源熱泵也更能體現(xiàn)環(huán)保優(yōu)勢。土壤熱源和水熱源在使用過程中會對土壤和地下水產(chǎn)生一定的影響，而空氣源不會對空氣產(chǎn)生污染和破壞，只是獲取其中的熱量，因此更加環(huán)保和穩(wěn)定。

三、超低環(huán)溫空氣源熱泵在高寒地區(qū)建筑供暖中的具體應用

對于超低環(huán)溫空氣源熱泵的實際使用而言，需要重視分析使用環(huán)境，這樣可以根據(jù)環(huán)境特點和實際使用需求合理設置超低環(huán)溫空氣源熱泵，達到更好的使用效果。超低環(huán)溫空氣源熱泵與普通的供暖設備存在較大的不同，在使用過程中，要重視其產(chǎn)生的價值和效益，進行合理的維護和管理，保證其穩(wěn)定的使用。

從現(xiàn)實情況看，超低環(huán)溫空氣源熱泵在高寒地區(qū)中的適用范圍有待擴大，主要是因為這種裝置的安裝和使用過程需要一定的成本投入，還包括相關技術(shù)投入與資源投入，需要多方面的有力支持才能使這種設備獲得有效的推廣和應用，可以為高寒地區(qū)的建筑采暖提供更大的保障和支持。

（一）項目概況

超低環(huán)溫空氣源熱泵更加適用于我國西北部的高寒地區(qū)，因此根據(jù)其實際使用特點和環(huán)境，選擇我國西北部新疆阿勒泰地區(qū)項目。該地區(qū)冬季溫度最低可達-31℃。該地區(qū)某小區(qū)在建筑外墻部位做好了外墻保溫措施，這樣可以有效保障建筑溫度穩(wěn)定。在這一項目的具體實施過程中，項目要求冬季采暖溫度不低于18℃。

因此，需要據(jù)此安裝和設置超低環(huán)溫空氣源熱泵，滿足具體的采暖需求。實際上，在高寒地區(qū)中，不同的區(qū)域會存在不同的低溫表現(xiàn)，高寒地區(qū)中的溫差較大，實際需要安裝和設置的超低環(huán)溫空氣源熱泵的規(guī)格和相關設備大小也不同。根據(jù)實際情況設置合適的裝置，更能達到良好的供暖效果，進一步節(jié)約電能，提升效益[4]。

（二）熱源比選

由于高寒地區(qū)一般較為偏遠，在供暖過程中，市政供暖往往難以覆蓋。在具體選擇的項目中，該項目未接入天然氣，因此無法使用燃氣鍋爐。在這樣的情況下，使用其他方式，例如燃煤鍋爐、電鍋爐也不可行，主要是因為國家對此有相關的規(guī)定和要求，再就是環(huán)保和經(jīng)濟方面的現(xiàn)實情況，不適合使用這些取暖方式。可以使用的太陽能等清潔能源，也會由于地區(qū)光照的影響而無法有效利用。綜合考慮下，熱泵屬于最優(yōu)選擇。但不同的熱源方式實際產(chǎn)生的效益和供暖效果也會存在較大的不同，不同地區(qū)對于不同熱源的使用也必然會受到環(huán)境的影響。

通過分析各熱源發(fā)現(xiàn)，使用空氣熱源較為可靠和穩(wěn)定，其經(jīng)濟效益和環(huán)保效益更加明顯。因為在高寒地區(qū)，無論在什么地方，空氣的獲取都更為簡單和便捷。只要有空氣的存在，就可以使用空氣源熱泵，合理設置超低環(huán)溫空氣源熱泵，克服普通空氣源熱泵的缺點和不足，可以達到更好的供暖效果，如表1 所示。

表1 超低環(huán)溫空氣源熱泵與電鍋爐對比

（三）系統(tǒng)設計

系統(tǒng)的設計應主要考慮供暖范圍中的供暖需求，以此為基礎確定相關的機組數(shù)量和規(guī)格，以滿足最大供暖載荷為基本要求，這樣可以使得相關設施的使用能夠為各區(qū)域提供穩(wěn)定有效的供暖。由于區(qū)域?qū)儆诟吆貐^(qū)，室內(nèi)外的溫差較大，只有合理設置水箱的位置和循環(huán)設備的位置，才能有效保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。同時，要重視補水和水循環(huán)的控制，否則可能由于室外的溫度過低，導致水循環(huán)停止，可能造成水管凍裂，影響經(jīng)濟效益和使用效益。

（四）效果分析

對于實際使用效果而言，可以與以往的供暖效果對比，進而獲悉超低環(huán)溫空氣源熱泵的使用效益和供暖效果，也可以對比和分析其他高寒地區(qū)的供暖情況，更加清晰地呈現(xiàn)超低環(huán)溫空氣源熱泵的使用效果。

由于高寒地區(qū)不同區(qū)域使用超低環(huán)溫空氣源熱泵可能存在成本差異，在分析效果時，重視供暖效果與穩(wěn)定性的對比非常重要。得出的對比結(jié)果可以為之后的設備維護和管理，為建設新的超低環(huán)溫空氣源熱泵系統(tǒng)提供幫助和指導。

從現(xiàn)實情況看，使用超低環(huán)溫空氣源熱泵能夠產(chǎn)生較好的效果，滿足取暖方面的基本需求，更好地解決高寒地區(qū)采暖困難的問題，使得該供暖方式在高寒地區(qū)能夠獲得穩(wěn)定的發(fā)展。

四、結(jié)語

超低環(huán)溫空氣源熱泵屬于現(xiàn)代化社會發(fā)展過程中的創(chuàng)新設備，能夠有效解決高寒地區(qū)的采暖問題。與普通空氣源熱泵相比，超低環(huán)溫空氣源熱泵具有實用性、經(jīng)濟性、環(huán)保性方面的優(yōu)勢。根據(jù)高寒地區(qū)的建筑采暖需求及環(huán)境特點，合理設置和使用超低環(huán)溫空氣源熱泵系統(tǒng)，能夠有效提升采暖效果。