空氣源熱泵之所以節(jié)能，是因為它可以從室外空氣中獲取大量大自然的免費能源，并通過電能將其轉移到室內(nèi)。其節(jié)能原理是：使用1度的電能，可以同時從室外空氣中獲取2倍以上免費的空氣能，能產(chǎn)生3倍以上的熱能，使用效率可以達到3倍以上。目前，空氣源熱泵技術在國內(nèi)有了新的進展―――高壓腔直流變速壓縮機或噴氣增焓技術在該設備中得到了成功的應用。這種技術的應用使空氣源熱泵的運行范圍擴大到-20℃。2000年以來，隨著熱泵技術的成熟，歐洲諸國出現(xiàn)了將熱泵技術應用于低溫熱水地面輻射供暖(以下簡稱“水地暖”)系統(tǒng)的熱潮，至今已經(jīng)銷售出了幾十萬套。歐洲EN14511標準就是在這種情況下出臺的。

　　目前，水地暖技術也取得了新的進展：散熱效率提高，熱媒水溫可低于50℃，進回水溫差可控制在5℃;升溫響應時間快，只需30分鐘～40分鐘，可控性高。其中預制溝槽薄型水地暖系統(tǒng)的進水溫度可控制在35℃，回水溫度可控制在31.12℃。在空氣基準溫度為20℃的條件下，實驗室檢測散熱量值可達每平方米100瓦。通過縮小加熱管管徑，增大加熱管網(wǎng)敷設密度，以大流量、小溫差、低水溫進行輻射供暖，該系統(tǒng)的供暖效果更好。測試數(shù)據(jù)表明：末端溫度越低，系統(tǒng)效率越高―――每降低1度，效率提高0.5%。因此，用該系統(tǒng)與空氣源熱泵組成供暖系統(tǒng)，是確保該供暖技術節(jié)能能效比高的關鍵因素。太陽能熱水技術在國內(nèi)外也取得了新的進展，熱效率比過去有了大幅提高。過去，空氣源熱泵、水地暖系統(tǒng)、太陽能熱利用系統(tǒng)通常各自在建筑中發(fā)揮節(jié)能作用，互不關聯(lián)，未能發(fā)揮綜合效益。現(xiàn)在可以把上述系統(tǒng)有機結合起來，優(yōu)化組合成一個新的建筑采暖(生活熱水)系統(tǒng)，形成新的建筑節(jié)能系統(tǒng)。

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，空氣源熱泵-太陽能設備-水地暖系統(tǒng)運行狀況良好

　　從2011年初開始，北京市建設工程物資協(xié)會組織大專院校、設計科研單位、企業(yè)等共同完成了由住房和城鄉(xiāng)建設部立項的“空氣源熱泵、太陽能與低溫熱水地暖組合建筑采暖系統(tǒng)的節(jié)能能效研究”科技項目，并于2012年11月26日通過了成果驗收。該課題完成了空氣源熱泵、太陽能與水地暖及生活熱水的不同組合系統(tǒng)技術的優(yōu)化設計與示范，并在多個工程項目中得到推廣與應用。其中，在北京、秦皇島、青島、上海、重慶和長沙等地的房屋建筑(八項工程)中進行了重點測試，得出了華北、華東、華中等寒冷和冬冷夏熱地區(qū)的建筑采暖與供熱能效數(shù)據(jù)。空氣源熱泵與水地暖的組合系統(tǒng)能效比(COP)均超過3.0，具有運行能效高、運行費低的特點。這種系統(tǒng)完全可以滿足華北及周邊寒冷地區(qū)，以及華中、華東等冬冷夏熱地區(qū)冬季采暖的需求。

　　我們對住宅建筑中不同供熱方式模擬計算及測試的結果發(fā)現(xiàn)，不同供熱方式的一次能源消耗量排序如下：燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)供熱方式<低溫空氣源熱泵供熱方式<燃氣壁掛爐供熱方式<大型燃煤鍋爐供熱方式<區(qū)域燃煤鍋爐供熱方式<直接電采暖供熱方式。該課題示范項目測試結果顯示：在華北地區(qū)北部，2011年～2012年采暖季期間，1月份室外平均溫度是-4℃，最低溫度是-17℃，采暖室內(nèi)平均溫度保持在18℃;凡達到50%節(jié)能設計標準的建筑，冬季采暖和生活熱水使用空氣源熱泵和太陽能的費用為每平方米13元～15元左右;使用空氣源熱泵的為每平方米18元～20元，低于其它采暖方式的運行費用。

　　課題組在北京跟蹤、測試了十多個項目，上述系統(tǒng)的運行狀況都比較理想。其中北京城區(qū)南四環(huán)的鴻博家園小區(qū)測試項目，2011年～2012年采暖季期間的測試情況如下：室外最低溫度為-9.8℃，最冷日平均溫度為-4℃，最冷月平均溫度為-2.52℃，室內(nèi)整個冬季平均溫度保持在20℃～22℃，水地暖供水溫度為35℃。按采暖季125天、每戶建筑面積平均82平方米計算，采暖總耗電量不超過2000度,每平方米約為33 度。空氣源熱泵能效比在3.2以上。采暖季電費為每平方米15元左右，低于同期同戶型壁掛爐加散熱器的采暖運行費用。北京郊區(qū)的幾個測試項目的情況如下：在室外溫度最低的一個別墅項目中，冬季室外平均溫度為-6.2℃，最低溫度為-18.8℃。室內(nèi)平均溫度保持在20℃，空氣源熱泵的COP值仍可達到3.0以上。冬季取暖和生活熱水所用電費為每平方米19.7元，低于北京市燃氣鍋爐采暖費。在北京郊區(qū)農(nóng)村新建和舊房改造項目中，采用空氣源熱泵、太陽能復合熱源作為冬季水地暖系統(tǒng)和生活熱水的熱源，也取得了很好的效果。其中，房山區(qū)西白岱村項目的測試數(shù)據(jù)為：2011年～2012年采暖季期間，1月份室外平均溫度為-4℃，最低溫度為-17℃，室內(nèi)平均溫度保持在18℃。系統(tǒng)采暖和生活熱水總制熱量為16960千瓦，總耗電量為5367 度，制熱能效比為3.16。其中冬季太陽能制熱貢獻率占總制熱量約30%。如果在太陽能集熱器主動式采暖的同時，從結構設計上增加房屋太陽能被動式采暖技術設施，如加大向陽窗采光面積，安裝日落后使用的保暖窗簾(擋板)，并使用蓄熱材料，太陽能的采暖貢獻率可超過40%。農(nóng)村凡達到50%節(jié)能設計標準的房屋，冬季采暖和生活熱水使用空氣源熱泵加太陽能的費用為每平方米13元～15元;僅使用空氣源熱泵的費用為每平方米18元～20元。

空氣源熱泵-太陽能設備-水地暖系統(tǒng)有助于落實國家節(jié)能減排目標

　　我國北方寒冷地區(qū)，冬季太陽光照資源較豐富。依靠目前的技術，太陽能主要用于生活熱水，還不能單獨解決采暖問題。采用太陽能和電鍋爐輔助采暖，實際上還是以耗電為主。采用太陽能和空氣源復合熱源解決冬季采暖和生活熱水供應，則是一個節(jié)能減排的好舉措。尤其是在沒有集中供熱設施及燃氣管網(wǎng)的郊區(qū)村鎮(zhèn)，使用這一技術的初投資雖然較大，但運行費用很低，幾年內(nèi)即可收回成本。若考慮該系統(tǒng)可兼顧夏季制冷的特性，其綜合性價比的優(yōu)勢則更為明顯。

　　通過對住宅建筑不同供熱系統(tǒng)的二氧化碳排放量計算，結果顯示：空氣源熱泵是幾種供熱系統(tǒng)中二氧化碳排放量最低的供熱系統(tǒng)之一。目前我國相當多的中小城市、村鎮(zhèn)解決采暖和生活熱水的手段仍以燃煤為主。顯然，這種手段污染比較嚴重。因此，空氣源熱泵若能在國內(nèi)有條件的地區(qū)推廣，將會大大減少二氧化碳的排放量，為我國 “節(jié)能減排”的戰(zhàn)略目標的實施作出重要貢獻。以北京郊區(qū)農(nóng)村為例，據(jù)近年京郊新農(nóng)村規(guī)劃調(diào)查中統(tǒng)計，京郊農(nóng)村一個采暖季需用煤347萬噸;排放900萬噸二氧化碳、8675噸二氧化硫、8443噸煤煙粉塵。如果一個農(nóng)村家庭安裝一套空氣源熱泵(太陽能)三聯(lián)供系統(tǒng)，就能解決3口～5口之家一年正常的生活取暖和熱水需求。這樣，每年可節(jié)約燃煤3噸左右;節(jié)電230 度，節(jié)省費用2500元，并減少二氧化碳排放量5～8噸、減少煙粉塵排放72公斤、減少二氧化硫排放75公斤。京郊110萬戶需要節(jié)能改造的農(nóng)村住宅中，若有1/3的住宅采用這項供熱技術，即可減少排放二氧化碳296萬噸、二氧化硫2775噸、煙粉塵2664噸。顯然，這將在北京市落實“藍天工程”的目標中發(fā)揮重要作用。

　　目前，該項采暖技術已在北京及周邊地區(qū)的民用建筑項目中得到應用。《住宅戶式空氣源熱泵和太陽能生活熱水系統(tǒng)技術導則》(以下簡稱《導則》)也已經(jīng)編制完畢。《導則》提供了該系統(tǒng)的性能參數(shù)、應用條件、該系統(tǒng)的優(yōu)化組合及選配方案。