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冬天的新西兰室外潮湿阴冷,室内如果没有取暖设备很不好过.如何能够让家得温暖干燥起来呢？取暖设备是必须的.新西兰大多民宅是独栋别墅,这样的居住状态决定了新西兰人不太可能使用“集中供暖”的方式来取暖.无论采用哪种取暖方式,在产生大量热量让人体变得温暖的同时,能源消耗相当惊人.不巧的是,新西兰能源费用非常高昂.因此尽量降低采暖的成本,用合适的设备最大限度的让室内温度适宜人体,在新西兰是一门“大学问”.
热泵是近年来新西兰中高档房产比较流行的取暖设备,它虽然较高,但是能源效率好,长期计算下来的成本不错.热泵供暖面积大,开启后屋内升温迅速,电子化的控制模块可以精确控制室内温度.缺点是贵、安装的时候需要专业人员来协助.购买之前需要比较精确的测量室内面积,否则买到的尺寸过大或过小都会造成供暖不足或过度用电.热泵的“热交换”原理,造成了在新西兰更为寒冷较南部的地区使用出现问题.另外,不同品牌的热泵差距大、质量差距也大´有些热泵的制热能力很差且不省电.
地源热泵：使房屋变得温暖
我是一名作家,或许因为写的是绿色建筑题材,所以最熟悉的莫过于“地热”,即地源热泵( Ground Source HeatPump．以下简称GSHP).它属可再生能源利用技术,利用地下水、江河湖水、水库水、海水、城市中水、工业尾水、坑道水等各类水资源以及土壤源作为冷、热源,通过输入少量的高品位能源（如电能）实现由低品位热能向高品位热能转移.COP值达到了4以上,也就是说消耗lKWh的能量,用户可得到4KWh以上的热量或冷量.GSHP的概念最早由瑞士专家在1912年提出,而这项技术的提出始于英、美两国.北欧国家主要偏重于冬季采暖,而美国则注重冬夏联供.
由于GSHP是利用了地球表面浅层地热资源（通常小于400米深）作为冷热源,进行能量转换的供暖空调系统.地表浅层地热资源可以称之为地能,是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能.地表浅层是一个巨大的太阳能集热器,收集了47%的太阳能量,比人类每年利用能量的500倍还多.它又是一个巨大的动态能量平衡系统,地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散相对的平衡,GSHP技术的成功使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地能成为现实.如果实行冬夏连用,GSHP的系统将具有更高的稳定性,能是够实现理论上的可再生.它不受地域、资源等限制,真正是量大面广、无处不在.这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源,使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式.
GSHP机组利用土壤或水体温度冬季为12℃—22℃,温度比环境空气温度高,热泵循环的蒸发温度提高,能效比也提高.土壤或水体温度夏季为18℃～32℃,温度比环境空气温度低,制冷系统冷凝温度降低,使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式.由于机组效率大大提高,可以节约30%～40%的供热制冷空调的运行费用.
与锅炉（电、燃料）供热系统相比,锅炉供热只能将90%以上的电能或70%—90%的燃料内能为热量,供用户使用,因此GSHP要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能,比燃料锅炉节省约二分之一的能量.由于GSHP的热源温度全年较为稳定,一般为10℃～25℃,其制冷制热系数可达3.5～4.4,运行费用为普通空调的50%N60%.
空气源热泵：给家庭带来快乐
今年我回到家乡新西兰,有机会在居住的屋子里尝试使用了一种不同的加热系统.我在这里听到的最有趣的技术之一是空气源热泵（Air Source Heat Pump,以下简称ASHP）,在此之前从未接触过.通过切身体验,我惊讶地发现,ASHP竟然是一种如此正常的和日常的加热方式,使房屋变得温暖,给家庭带来快乐.
作为热泵技术的一种,ASHP有着使用成本低、易操作、采暖效果好、安全、干净等多重优势.以无处不在的空气中的能量作为主要动力,通过少量电能驱动压缩机运转,实现能量的转移,无需复杂的配置、昂贵的取水、回灌或者土壤换热系统和专用机房,能够逐步减少传统采暖给大气环境带来的大量污染物排放,保证采暖功效的同时实现节能环保的目的.ASHP由电动机驱动,利用蒸汽压缩制冷循环工作原理,以环境空气为冷（热）源,制取冷（热）风或者冷（热）水.主要零部件包括用热侧换热设备、热源侧换热设备及压缩机等.ASHP利用空气中的热量作为低温热源,经过传统空调器中的冷凝器或蒸发器进行热交换,然后通过循环系统,提取或释放热能,利用机组循环系统将能量转移到建筑物内,满足用户对生活热水、地暖或者空调等需求.
ASHP既能在冬季制热,又能在夏季制冷,能满足冬夏两种季节需求,而其他采暖设备往往只能冬季制热,夏季制冷时还需要加装空调设备.由于采用热泵加热的形式,水和电完全分离开来,无需燃煤或天然气,因此可以实现一年四季全天24小时安全运行,不会对环境造成污染,相比太阳能、燃气、GSHP等形式,ASHP热泵不受夜晚、阴天、下雨及下雪等恶劣天气的影响,也不受地质、燃气供应的限制.ASHP使用1份电能,同时从室外空气中获取2份以上免费的空气源,能生产3份以上的热能,高效环保,相比电采暖每月节省75%的电费,为用户省下如此可观的电费,很快：就能收回机器成本.
目前GSHP技术存在的最大不足是“土壤热不平衡”的问题,南方地区以供冷为主,常年向地入热量,而北方地区冬季供暖需求大,从土壤中大量吸热.长年运行后将导致土壤温度失衡,系统效率降低,影响周围生态.夏热冬冷地区的夏季供冷量往往大于冬季供热量,多出的热量可通过冷却塔散去,也可通过余热回收系统,用于供应生活热水,从一定程度上缓解土壤热不平衡的问题.其次,GSHP应用会受到不同地区、不同用户及国家能源政策、燃料的影响；一次性投资及运行费用会随着用户的不同而有所不同.采用地下水的利用方式,会受到当地地下水资源的制约.打井埋管受场地限制比较大,必须有足够的面积用于打井和埋管.设计及运行中对全年冷热平衡有较大要求,要做到夏季往地下排放的热量与冬季从地下取用的热量大体平衡.
ASHP这一技术已经有几十年的应用历史,欧美是ASHP的发源地,市场拥有非常庞大的使用数量,除了酒店、学校之外,私人别墅、游泳池等等都在使用.英国政府为了达到节能减排的目标而鼓励民众使用ASHP,在美国ASHP的使用率则达到了40%.欧盟和澳大利亚、新西兰等国家也早已将ASHP技术列入可再生能源范围,并给予相应的政策支持.
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参考文献：
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