空气能是指一种运用人工技术,将低温能源转化为高温能源,而实现供热效果的机械设备。空气能由低温热源(如周边环境空气)吸取能源,随后转化为较高温热源放出至所需要的空间内。这种设备既可用作供热采暖设备,又可用作制冷降温设备,从而实现机两用的目的。

1.空气能的工作原理

压缩机将回流的低压冷媒压缩后,变成高温高压的空气排出来,高温高压的冷媒空气流经缠绕在储水箱外面的铜管,热量经铜管传导到储水箱内,冷却下来的冷媒在压力的持续作用下变成液态,经膨胀阀后进入蒸发器,在蒸发器内液态冷媒迅速蒸发成其气态并吸取大量的热。同时,在风扇的作用下,大量的空气流过蒸发器外表面,空气中的能量被蒸发器吸取,空气温度迅速降低,变成冷气排进空调房间。随后吸取了一定能量的冷媒回流到压缩机,进入下一个循环

空气能使空气侧温度降低,将其热量传送至另一边的空气或水中,使其温度升至采暖所要求的温度。由于此时电用来实现热量从低温向高温的提升,因此,当外温为0℃时,一度电可产生约3.5kW/h的热量,其效率为350%。考虑发电的热电效率为33%,空气能的总体效率为110%,高于直接燃煤或燃气的效率。该技术现如今早就很成熟,实际上现在的窗式和分体式空调器中相当一部分(即通常的冷暖空调器)都已具有此功能。图所示为空气能机组。

空气能的技术性分析

与其他空气源热泵相比,空气能的主要优点在于其热源获取的便利性。只要有适当的安装空间,并且该空间具有良好的获取室外空气的能力,该建筑便具备了安装空气能的基本条件。空气能采暖的主要缺点和解决途径如下:

(1)空气源热泵性能随室外温度降低而降低,当外温降至-10℃以下时,一般就需要辅助采暖设备蒸发器结霜的除霜处理,这一过程比较复杂且耗能较大。但是现如今已有国内厂家通过优化的化霜循环智能化霜控制、智能化探测结霜厚度传感器、特殊的空气换热器形式设计及不结霜表面材料的研究,得到了陆续的解决。

(2)为适应外温在一10℃~5℃范围内的变化,需要压缩机在很大的压缩比范围内都具有良好的性能要求。这一问题的解决需要通过改变空气源热泵循环方式,如中间补气、压缩机串联和并联转化等,在未来10~20年内有望解决。

(3)房间空调器的末端是热风而不是一般的采暖器,对于习惯常规采暖方式的人会感觉不太舒适,这可以通过采用户式中央空调与地板采暖结合等措施来改进,但初投资要增加。