一、 熱泵與建筑供熱空調

　　隨著經濟的發展和人民生活水平的提高，公共建筑和住宅的供熱和空調已成為普遍的需求。在發達國家中，供熱和空調的能耗可占到社會總能耗的25-30%。我國的能源結構主要依靠礦物燃料，特別是煤炭。礦物燃料燃燒產生的大量污染物，包括大量SO2、NOX等有害氣體以及CO2等溫室效應氣體。大量燃燒礦物燃料所產生的環境問題已日益成為各國政府和公眾關注的焦點。我國的供熱已經歷了一家一戶的小煤爐到燃煤鍋爐的轉變。現在又進一步禁止在城鎮建設中小型燃煤鍋爐房，體現了政府對保護大氣環境的高度重視。因此，除了集中供熱的型式以外，急需發展其他的替代供熱方式。熱泵就是能有效節省能源、減少大氣污染和CO2排放的供熱和空調新技術。

　　熱泵（制冷機）是通過作功使熱量從溫度低的介質流向溫度高的介質的裝置。建筑的空調系統一般應滿足冬季的供熱和夏季制冷兩種相反的要求。傳統的空調系統通常需分別設置冷源（制冷機）和熱源（鍋爐）。建筑空調系統由于必須有冷源（制冷機），如果讓它在冬季以熱泵的模式運行，則可以省去鍋爐和鍋爐房，不但節省了初投資，而且全年僅采用電力這種清潔能源，大大減輕了供暖造成的大氣污染問題。

　　采用熱泵為建筑物供熱可以大大降低一次能源的消耗。通常我們通過直接燃燒礦物燃料（煤、石油、天然氣）產生熱量，并通過若干個傳熱環節zui終為建筑供熱。在鍋爐和供熱管線沒有熱損失的理想情況下，一次能源利用率（即為建筑物供熱的熱量與燃料發熱量之比）zui高可為*。但是，燃燒礦物燃料通常可產生1500-1800℃的高溫，是高品位的熱能，而建筑供熱zui終需要的是20-25℃的低品位的熱能；直接燃燒礦物燃料為建筑供熱意味著大量可用能的損失。如果先利用燃燒燃料產生的高溫熱能發電，然后利用電能驅動熱泵從周圍環境中吸收低品位的熱能，適當提高溫度再向建筑供熱，就可以充分利用燃料中的高品位能量，大大降低用于供熱的一次能源消耗。供熱用熱泵的性能系數，即供熱量與消耗的電能之比，現在可達到3-4；火力發電站的效率可達35-58%（高值為燃氣聯合循環電站）。采用燃料發電再用熱泵供熱的方式，在現有*技術條件下一次能源利用率可以達到200%以上。因此，采用熱泵技術為建筑物供熱可大大降低供熱的燃料消耗，不僅節能，同時也大大降低了燃燒礦物燃料而引起的CO2和其他污染物的排放。

　　熱泵利用的低溫熱源通常可以是環境（大氣、地表水和大地）或各種廢熱。應該指出，由熱泵從這些熱源吸收的熱量屬于可再生的能源。

二、空調熱泵的分類及其優缺點

　　以建筑物的空調（包括供熱和制冷）為目的的熱泵系統有許多種，例如有利用建筑通風系統的熱量（冷量）的熱回收型熱泵和應用于大型建筑內部不同分區之間的水環熱泵系統等。這里主要討論利用周圍環境作為空調冷熱源的熱泵系統。就其性質來分，國外的文獻通常把它們分為空氣源熱泵（air source heat pump, ASHP） 和地源熱泵（ground source heat pump,GSHP）兩大類。地源熱泵又可進一步分為地表水熱泵 （surface-water heat pump，SWHP）、地下水熱泵（groundwater heat pump, GWHP） 和地下耦合熱泵 （ground-coupled heat pump,GCHP）。我國對熱泵系統的術語尚未形成規范的用法。例如對地下水熱泵系統有“地溫空調”的商業名；而地下耦合熱泵則在一些文獻中稱為“土壤源熱泵”，或直接稱為“地源熱泵”。

　　空氣源熱泵以室外空氣為一個熱源。在供熱工況下將室外空氣作為低溫熱源，從室外空氣中吸收熱量，經熱泵提高溫度送入室內供暖。空氣源熱泵系統簡單，初投資較低。空氣源熱泵的主要缺點是在夏季高溫和冬季寒冷天氣時熱泵的效率大大降低。而且，其制熱量隨室外空氣溫度降低而減少，這與建筑熱負荷需求趨勢正好相反。因此當室外空氣溫度低于熱泵工作的平衡點溫度時，需要用電或其他輔助熱源對空氣進行加熱。此外，在供熱工況下空氣源熱泵的蒸發器上會結霜，需要定期除霜，這也消耗大量的能量。在寒冷地區和高濕度地區熱泵蒸發器的結霜可成為較大的技術障礙。在夏季高溫天氣，由于其制冷量隨室外空氣溫度升高而降低，同樣可能導致系統不能正常工作。空氣源熱泵不適用于寒冷地區，在冬季氣候較溫和的地區，如我國長江中下游地區，已得到相當廣泛的應用。