熱泵節能效益評估 近年,熱泵在國內學術及廠商單位積極推動下,在不同行業,例如:醫院、旅館、學校、溫水游泳池、安養院及住家等用戶已有超過百件應用成功案例。 政府為降低企業對能源的耗用量,除積極開發電源及獎勵再生能源設備外,同時也推動能源用戶選用高能源效率又環保的設備。由熱泵實際應用案例的測試證實,熱泵若在合理規劃運作下,熱泵的加熱性能係數(COP)都可大於3以上;若能積極取代傳統電力、瓦斯、柴油熱水鍋爐等加熱系統,可節省用戶的能源及運轉費用達二分之一以上,成效驚人。 熱泵原理與構造 使用冷氣機可以製造冷氣,亦會往外排出熱氣,由於能量不滅定律,排出熱氣的能量(QH)會等於輸入冷氣機的電能(We)加上從冷氣房所吸取的熱量(QL),即QH=QL+We。 冷氣機為一部移熱裝置,把熱能從一個地方(冷氣房)移到另一個地方(大氣),此移動熱能的作用需要借助電能才會發生,有如家庭裡所用的水泵於通電後,水將會從底樓自來水池送到頂樓水塔上一樣。惟冷氣機所搬動的是看不見的熱能,所以冷氣機的學名又稱為「熱泵」,利用壓縮機的熱力循環原理(朗肯循環)來產生移動熱能的作用。 朗肯循環主要由4個組件構成,包括:壓縮機、冷凝器、膨脹閥與蒸發器。壓縮機內容充滿冷媒,冷媒蒸氣受壓縮機壓縮產生高溫高壓蒸氣,流入冷凝器因排熱而凝結成冷凝液,經一膨脹閥流入蒸發器內蒸發成蒸氣而產生吸熱效應(冷氣效果),蒸氣再被壓縮機吸入繼續進行壓縮,構成一循環迴路。整個現象即熱能在蒸發器處被吸收,然後於冷凝器處被排出並進行收集與利用,構成一個熱的移動過程。 冷氣機(熱泵)如置於室外,從大氣中吸取熱能,排出的熱量將導入水槽中製成熱水供使用,此即「大氣取熱式熱泵熱水器」(詳圖1)。由於大氣熱能來自地球上的大氣層,可持續吸收太陽能,因此「大氣取熱式熱泵熱水器」亦是太陽能應用的一種。排入室內的暖氣能量(QH),約為輸入電能(We)的2~3倍,即輸入1kW電能,可以獲得2~3kW的暖房能力;而市面上暢銷的電暖爐,即使輸入1kW電能,至多也只能獲得1kW的暖房能力,因此,採用熱泵來取暖,可以節省電力約5到7成,是值得大力推廣的綠色環保器具。 另外,依熱源取得的型態,可再分成太陽輻射與大氣雙熱源型熱泵。如圖2所示,利用太陽能集熱板與蒸發器收集熱能至壓縮機,再經由冷凝器與熱虹吸交換器,將熱能儲存至熱水儲槽。此...