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　　中國建筑股份有限公司技術(shù)中心 顧問總工 袁東立
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　　隨著人民生活水平的提高，國內(nèi)供熱需求的區(qū)域不斷擴(kuò)大，目前秦嶺、淮河以南的建筑也大規(guī)模需要進(jìn)行供熱。北方地區(qū)供暖期長，冬季污染、霧霾越來越嚴(yán)重，各個(gè)省、市均提出了煤改電、煤改氣計(jì)劃安排。對于許多新開發(fā)的項(xiàng)目，如何選用熱源就是開發(fā)商面臨的問題。
　　近20年熱泵技術(shù)在國內(nèi)的推廣應(yīng)用，取得了長足的進(jìn)展。主要使用的是空氣源熱泵、水源熱泵和土壤源熱泵。這些熱泵形式，受自然條件限制，應(yīng)用范圍有限。如空氣源熱泵受空氣濕度和溫度的限制，水源，地源熱泵受土地面積、地下水儲量、當(dāng)?shù)厮Y源保護(hù)政策等條件限制。
　　為此，經(jīng)過多年對現(xiàn)有熱泵系統(tǒng)的研究，不斷尋求技術(shù)的進(jìn)步，和國內(nèi)相關(guān)研究機(jī)構(gòu)技術(shù)改進(jìn)，我們提出了“冰源熱泵”的概念。這是一種跨專業(yè)的技術(shù)結(jié)合。眾所周知，一公斤水降低一度，可以放出1Kcal的熱量，相當(dāng)于4.18KJ；而空氣中含有的比熱（焓）更低。而一公斤水結(jié)冰可以放出80kcal的熱量，相當(dāng)于334.4KJ這是水變冰的相變潛熱。冰源熱泵就是利用水相變成冰釋放出來的熱量，用于供暖。
　　一、冰源熱泵工作原理
　　水源熱泵制熱時(shí)蒸發(fā)器取熱的溫差一般是5-10℃；地源熱泵更低，一般是2-4℃。由此可知，利用水相變?nèi)?，相同水容量，冰源熱泵是普通熱泵的?shù)倍。水源熱泵和地源熱泵，水都是傳熱載體，真正的熱量都是來自于地下土壤。而冰源熱泵的能量是來自于水本身。這種廣泛存在于自然界中的物質(zhì)。
　　如何巧妙地利用水相變中的熱能，而不使熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器因結(jié)冰而損壞是面臨的問題。冰源熱泵是利用了近幾年冰蓄冷技術(shù)發(fā)展出來的“過冷水”制冰技術(shù)。其基本工作原理是：蒸發(fā)器制出-3℃的防凍液，進(jìn)入換熱器。換熱器的另一側(cè)，0℃的水換熱成為-2℃的過冷水。非穩(wěn)態(tài)的過冷水進(jìn)入水槽釋冷，結(jié)冰，變成冰水混合物。在水槽中完成冰、水分離，水二次進(jìn)入換熱器循環(huán)。“防凍液”就把水中的熱量傳給了蒸發(fā)器。
　　圖1
　　二、冰源熱泵的應(yīng)用
　　冰源熱泵的應(yīng)用可以分為兩類，利用自然水源和自成系統(tǒng)。在一些天然水域，如河、湖、海水溫比較低的水體中，常規(guī)的熱泵系統(tǒng)無法保證蒸發(fā)器防結(jié)冰?？梢赃x用冰源熱泵系統(tǒng)，用水量可以大大減少。可大幅度地降低水的輸配能耗。如長江流域的一些水體，冬季只有+5℃，甚至更低。另外，北方地區(qū)，沿海的海水溫度只有0℃左右，也可以使用。甚至，冰蓋下的水，也可以利用。這就大大擴(kuò)展了熱泵的應(yīng)用范圍。只要項(xiàng)目附近有水，不管多低的溫度都可以利用。冰源熱泵制出來的冰晶類似于人工造雪，可以直接用于滑雪道。對于人工滑雪場尤為適用，
　　公共建筑接城市熱網(wǎng)，熱費(fèi)是比較高的。而且，寫字樓一天僅用12小時(shí)，周末還不用。相對于住宅，熱費(fèi)高一倍以上。對于城市中的公共建筑，也可以采用另一種冰源熱泵的使用方法，做跨季節(jié)蓄能。既建立一個(gè)蓄能槽，冬季將冰儲存起來用于夏季空調(diào)。但是，這樣就需要建造巨大的蓄能體。投資也要增加。但是，從綜合節(jié)能性和全壽命投資還是合算的。
　　圖2
　　從圖2中可以看出跨季節(jié)蓄能的初投資較高，基本是常規(guī)系統(tǒng)的兩倍。但是，它的運(yùn)行費(fèi)也是最低的。一般五年左右就可以收回增量投資。
　　跨季節(jié)蓄能是現(xiàn)在是國際上的熱門研究方向。對于中歐，北歐以采暖為主，主要是蓄存夏季的太陽能用于供暖。對于中國的寒冷地區(qū)和夏熱冬暖地區(qū)，冬、夏都有負(fù)荷。利用冰源熱泵的這個(gè)技術(shù)，探索出一種更適合于中國的跨季節(jié)蓄能路線，也是我國技術(shù)人員義不容辭的責(zé)任。在去年，南京銀杏山莊住宅小區(qū)正式投入使用了冰源熱泵，經(jīng)考察，可適用于地源熱泵項(xiàng)目的冷堆積改造。
　　三、結(jié)論
　　冰源熱泵作為一種創(chuàng)新的熱泵形式推向市場。它具備一些特殊的優(yōu)點(diǎn)和適用范圍。和現(xiàn)有的空氣源熱泵、水源熱泵、地源熱泵形成互補(bǔ)。冰源熱泵的制熱COP介于地源熱泵與空氣源熱泵之間。針對不同項(xiàng)目的環(huán)境條件，各自都有適用范圍。給業(yè)主提供了更大的選擇余地。目前，可以選擇一些中小型建筑作為試點(diǎn)，特別是各地興起的“被動房”，可以大幅度地減小建筑物的全年能耗。
　　但是，因?yàn)槭切录夹g(shù)，還需要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，繼續(xù)提高和改進(jìn)。也希望冰源熱泵這種技術(shù)能夠?yàn)槲覀儑业墓?jié)能減排做一點(diǎn)貢獻(xiàn)。也希望有魄力的開發(fā)商勇于嘗試。