我國建筑能耗約占社會總能耗的23%左右,從1996年到2008年,我國建筑總商品能耗從2.59億噸標煤增長到6.55億噸標煤。而在建筑總能耗中,北方城鎮采暖能耗的比例較大, 2008年北方城鎮采暖能耗約為1.53億tce,約占我國建筑總能耗的23%。除采暖之外,生活熱水的能耗也非常之大。隨著城市經濟的發展、人民生活水平的提高,以及夏熱冬冷地區供熱需求的不斷增長,將來采暖能耗還會持續大幅度提升。對于這么大的供熱需求,傳統的供熱系統主要基于燃料燃燒,包括不同規模的熱電廠、鍋爐房和分散爐灶等。這些系統通過燃料燃燒制取高溫熱水或蒸汽,滿足房間內的低溫需求(無論是供熱還是生活熱水,通常需要的熱水溫度為30℃~60℃,存在著能源品位不對口、供熱能效低的問題。而我國能源結構以燃煤為主導,燃煤的大量燃燒則會造成大量的粉塵、CO2,SO2,NOx,PM2.5,PM10等排放,城市供熱也被認為是我國霧霾天氣的元兇之一。即使由燃煤鍋爐改為燃氣鍋爐,其排放的NOx也被認為是導致PM2.5形成的關鍵因素之一,并且燃煤鍋爐也存在能源品位利用不合理而導致供熱能效不高的問題。
在提高供熱系統能效方面,目前的相關研究也取得較好的節能減排效果,如:吸收式換熱技術提高熱網的供回水溫差,降低管網輸配能耗,提高管網供熱能力;熱電廠余熱回收技術,減少熱量的浪費,提高供熱量。但是這些技術主要用于大型熱電廠和聯產系統,具有一定的局限性。而對于其他系統,為有效提高燃料供熱的一次能源效率、顯著降低污染物排放,前期構建了基于空氣源吸收式熱泵的低溫熱水系統。將鍋爐或熱網提供的高溫熱水或蒸汽作為空氣源吸收式熱泵機組的驅動熱源,驅動吸收式熱泵從周圍環境中提取低品位熱能,通過吸收熱和冷凝熱制取所需溫度的低溫熱水。對于熱網或熱水鍋爐作為驅動源的應用場合,前期研究表明其相對于傳統供熱系統的節能率約在20%~40%。而對于燃氣或高壓蒸汽作為驅動源的應用場合,由于其熱源品位較高,本文旨在研究空氣源吸收式熱泵,從而實現高的節能減排效果。