长江流域家庭冬季的取暖方式与问题

在我国的建筑规范里，有一条供暖分界线，这就是“秦岭——淮河”。在这一条分界线以北地区，建筑物内的供暖设施，必须与建筑物同步设计、同步施工、同步验收。南方则没有这个刚性要求。但“秦岭——淮河”供暖分界线的划定，并不是说只在界线以北供暖，界线以南不供暖。实际上它是1955年计划经济的产物，是采暖补贴费的发放线。界线以南没有补贴，以北不同的地方根据气温细分为几个档次。相比而言，东北地区最冷，补贴最多。这是最初划定“秦岭——淮河”这条供暖分界线的缘由。

由于“秦岭——淮河”冬季采暖线的划定，长江流域地区的城镇里，除了个别有热电厂、冶炼厂余热可以利用的社区，大多数住宅小区都没有建设配套的采暖设施。不过，这些大中城市多数住宅装有分散采暖设施。他们八仙过海各显神通，想出了各种采暖办法，其中最主要的是空调热泵取暖和电取暖。另外，也有少部分家庭采用燃气壁挂炉取暖等方式。

一、热泵空调取暖

1.热泵空调的原理、分类与技术优势

作为自然现象，热量总是从高温区流向低温区。如同使用水泵可以把水从低处提升到高处那样，我们也可以用热泵技术把热量从低温区抽吸到高温区。

热泵实质上就是一种热量提升装置，它本身要消耗一部分电能用于压缩机、风机等设备的运转。它利用制冷剂的相变来完成从低温区吸热和向高温区放热。热泵中的制冷剂的吸热放热的循环过程如下图：

热泵运行时：

①通过液态制冷剂在蒸发器里的汽化来吸收蒸发器所在低温区的热量；

②通过压缩机的工作，把从蒸发器流入压缩机的低压制冷剂气体压缩成高温高压的气体，输送到冷凝器里；

③通过高温高压制冷剂气体在冷凝器中的冷凝液化，将热量释放给冷凝器所在的高温环境；

④将冷凝后的高压制冷剂液体，通过膨胀阀降压，再送入蒸发器。

如此循环往复，低温区的热量不断被热泵送入高温区。

热泵只是一个自然界热量的搬运工，而不是一个内源式发热器，它把储存在低温介质（如户外空气、地下水）中的热量，用蒸发器吸出，通过压缩机提高温位（温度和压强）之后，再用冷凝器释放到高温介质（如室内空气、水箱热水）中去，而整个热泵装置所消耗的功仅为蒸发器吸热量的1/2或更低；又因为冷凝器放热量是蒸发器吸热量与压缩机压缩功之和，所以热泵装置所消耗的功仅为冷凝器总放热量的1/3或更低。这就是热泵之所以节能的关键所在。

上图是制冷剂的压焓图，横轴表示单位质量制冷剂的能量，纵轴表示制冷剂压强；压焓图上的一条线就代表制冷剂的一个变化过程。例如上图中的1-2、2-4、4-5、5-1这4条线段，就分别代表热泵工作时制冷剂的压缩、冷凝放热、节流、蒸发吸热4个过程。

这张压焓图，简单明了地表达了热泵制热循环过程中的能量关系，以及热泵大幅节能的根据：在5-1线段，制冷剂在蒸发器中吸收热量为Q1；在1 2线段，压缩机对制冷剂的做功为W；在2-4线段，制冷剂在冷凝器中放出热量为Q2；而从图中可以看出Q2=Q1-W，所以热泵向高温热源放出的热量Q2，就是热泵从低温热源吸收的热量Q1与压缩机电功W之和，这比压缩机消耗的电功W要大得多，这就是热泵的能量放大，这就是热泵的节能特性。热泵能效比=Q2/W=1 Q1/W,一般可以达到3以上，甚至达到10，就是说热泵消耗1份电功，可以输出3份甚至10份热量。

根据热泵的低温热源介质的不同，热泵可分为空气源热泵和水源热泵，而水源热泵又分为水环热泵和地源热泵。

空气源热泵就是我们广泛使用的冷暖空调，它内部有一个四通阀，可以将空调蒸发器和冷凝器的功能进行对调。夏天室内机里的是蒸发器、室外机里的是冷凝器，运行时把室内空气中的热量输运到室外空气中去，这就是降温除湿，就是制冷；冬季通过四通阀完成蒸发器与冷凝器的功能对调；室内机里的是冷凝器、室外机里的是蒸发器，运行时把室外空气中的热量输运到室内空气中来，这就是热泵空调制热取暖。运行时，把室外空气中的热量输运到一个专用水箱的自来水中，这就是空气源热泵热水器。

地源热泵，包括以地下水、地表水和土壤作为低温热源的热泵系统。以土壤为低温热源的热泵系统称之为土壤源热泵；以地下水为热源的热泵系统称之为地下水源热泵；以地表水为热源的热泵系统称之为地表水源热泵。

地源热泵，将是长江流域冬季取暖最有竞争力的解决方案！

下图是冬季地暖、夏季空调和卫生热水三合一的地源热泵中央空调系统安装示意图

我们必须提到很有创意的热泵领域的“喷气增焓系统”。为了扩大热泵工作的温度范围，应对严寒低温，制冷领域的先行者们，开发出了喷气增焓压缩机和以喷气增焓压缩机为核心的喷气增焓系统，这是一个当前应对严寒低温的优秀的热泵方案。

喷气增焓系统是由喷气增焓压缩机、喷气增焓技术、高效过冷却器组成的新型系统，这三个技术的组合可提供高效的性能。这是一个有机的整体，即喷气增焓压缩机、经济器（高效过冷却器及电子膨胀阀形成）、高效换热器共同构成了高效节能的喷气系统。

由高效过冷却器及电子膨胀阀组成的经济器，在整个系统中起到了关键性的作用：它将冷凝器中放热冷凝后的液态制冷剂分成两个部分，分别进入中压通道和低压通道；它利用中压通道里的部分液态制冷剂的蒸发吸热，对进入蒸发器低压主循环回路的制冷剂液体进行节流前过冷，增大这部分制冷剂在蒸发器中蒸发吸热时的焓差；它将吸收了低压通道制冷剂的显热而蒸发的中压通道（辅助回路）里的制冷剂气体，从压缩机中部导入，直接参与中高压的压缩，形成所谓的“准二次压缩”。

喷气增焓系统的核心技术意义在于，将吸收了低压通道进口处制冷剂显热而蒸发的中压通道里的制冷剂气体，直接导入压缩机压缩行程中部，参与中高压的压缩，形成所谓的“准二次压缩”。这样做，既扩大了蒸发器低压通道里制冷剂的蒸发焓差，又防止了中压通道里的制冷剂气体再次降压流入蒸发器挤占蒸发器的有效换热面积，还减少了这部分气体从低压到中压的压缩功，对于热泵系统工况的改善、效率的提高，有重要的意义。（消息来源：中国建设报）

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