空气源热泵供暖工程设计要点分析 王燕

发表时间：2019-09-19T11:28:22.370Z 来源：《建筑细部》2019年第4期 作者： 王燕

[导读] 空气源热泵供暖系统与传统的系统比较存在着明显的优势，但是由于该系统是一种新型的系统，所以在安装的过程中往往会有更多的苛刻条件限制。王燕

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摘要：空气源热泵供暖系统与传统的系统比较存在着明显的优势，但是由于该系统是一种新型的系统，所以在安装的过程中往往会有更多的苛刻条件限制。除此之外，在具体的应用过程中，系统工作过度地依赖空气源热泵热水机组出水温度的高低，末端的处理方式也有待优化，通常采用最多的就是风机盘管和低温地板辐射供暖两种形式，而对于使用散热器作为末端设备的系统研究相对较少，除此之外对于该系统在工程实际中应用的许多问题也亟待解决，尤其是其实际应用效果与系统经济投入、建筑整体结构特点、地区的气候条件等诸多因素之间的问题，这些问题都需要结合实际应用进行验证和改进。 关键词：空气源热泵；供暖工程；设计要点

空气源热泵供暖技术运用优势十分显著，因此国家出台一系列政策大力推动此种技术研究，并加大其推广力度。随着相关技术不断发展，空气源热泵供暖技术有了全新的发展，将其运用在寒冷地区进行供暖，具有较大优势。此项技术在不断发展过程中，将逐渐打破地区限制，在全国范围内进行推广。 1空气源热泵供暖系统的构成

空气源热泵系统主要是依据逆卡诺循环原理相关知识，从而发展起来的一种全新制热技术，这种制热技术十分环保，并且在制热过程中能够有效节约资源，从而达到节能作用。主要制热过程为采用空气获取一定能源，并通过系统作用后形成高温能源，主要用于提供供暖和热水。将热泵为主要热量来源的系统便为热泵供暖系统，此系统不仅仅能够进行热源分散，还能够进行大规模、集中性供暖。现阶段此种供暖系统发展已经较为完备，其热泵供暖设备可采用地板辐射供暖等方式。 2空气源热泵的特点

空气源热泵机组就是利用室外环境中的空气能量，机械做功后，将能量从低位热源向高位热源转移的热泵装置，可利用冷凝热来提供生活热水，从而配置成热回收型机组。我国长江流域夏热冬暖地区具有夏季高温闷热，冬季阴冷潮湿的气候特点，但由于该地区供暖期短，且我国能源紧张，不宜选用集中供暖形式，空气源热泵具有节能、冷热兼供、无需冷却水和锅炉等优点，适用于我国夏热冬冷地区作为中央空调的冷热源。

空气源热泵和水源热泵相比初投资可低30%~50%，在沈阳，空气源热泵的运行费用和集中供暖的运行费用相差不大，但比燃气壁挂炉供暖的运行费用少15%以上，比电采暖少60%以上。它具有一机多用、节能、环境友好的优势。空气源热泵机组在低温高湿的环境中使用时，常出现换热器表面结霜，压缩机频繁启停，供热能力降低，需要定期除霜才能保证系统稳定运行。 3空气源热泵供暖系统设计要点 3.1经济平衡点温度

热泵负荷等于建筑负荷时的室外温度称为平衡点温度，即机组制热量曲线与建筑热负荷的交点。当室外温度高于平衡点温度时，热泵供热有余，需要对机组进行调节，使机组提供的热量尽可能接近建筑物的热负荷。当室外温度低于平衡点温度时，热泵供热量不足，不足部分由辅助热源提供。平衡点温度过低，则选用的辅助热源较小，甚至可以不加辅助热源。但选取的空气源热泵容量将会过大，长期在部分负荷下运行，运行效率降低。如平衡点温度选的过高，则所需辅助热源过大，亦不利于节能。因此，合理确定平衡点温度对于选择热泵容量的大小及其运行的经济效益和节能效果都有极大的影响。 3.2温度测量

采用具有自动记录功能的记录仪，对室内外的温度进行全天候的温度检测记录。当测量室外的温度时，应尽量将温度测量仪放置在距离建筑物比较远的地方，周围也尽量不要有热源。防止因为位置选择不当，而造成测量数据不准确的情况发生。在进行室内温度测量的时候，通常情况下会将测温仪放在距离地面一米五左右的高度，并且要保证它与发热装置保持一定的有效距离，同时还要避免太阳的直射。在进行试验的时候，为了确保数据的真实性和科学性，还要在目标体房间设置更多的温度测量点，具体的可以设置多个高度，例如0.1m/1.0 m /1.5 m三个地方置放温度测量装置，这样可以更加立体地进行温度测量，这样的数据也更能全面地反应屋内的实际温度。 3.3冷热源优化

常规空气源热泵机组采用单级压缩循环，在我国华北、西北等寒冷地区使用时制热能力衰减，无法在冬季正常运行。随着产品的研发更新，先后出现了带油冷却的单级压缩系统、准二级压缩系统、二级压缩系统、复叠式系统、多种能源形式的复合系统等。目前，已经研制出适用于寒冷地区的低环境温度空气源热泵机组，可在室外温度不低于-20℃时制取30~50℃的供暖热水。随着技术的进步，国内外学者对低环境温度空气源热泵的改进进行了大量试验研究，使其能适用于寒冷地区供暖。

空气源热泵机组的结霜问题饱受诟病，在室外温度较低的寒冷地区使用时易结霜，结霜严重时会影响机组运行的稳定性。目前，常用的除霜方法主要有：逆循环除霜、热气旁通法除霜、蓄能除霜和工质过冷除霜法。前两种除霜措施均存在能量供给不足、效率不高、系统不稳定的缺点；蓄能除霜可以克服能量补给的不足，但结霜时系统制热量衰减、除霜时不能供热、相变材料的性能稳定性问题都有待改进；工质过冷除霜法可提高理论制热系数，但采用喷射膨胀阀会增加设备成本。

有学者提出无霜空气源热泵，该系统采用加热再生方式，再生效率低，供热能效不高。郭浩增等人提出多热源辅助除霜法，该方法主要是通过储存用电低峰期的制热量和太阳能等多种热源，实现多种热源辅助除霜的目的。余延顺等人提出冷冻再生的溶液除霜型空气源热泵机组，该机组运用盐溶液喷淋的方式除霜，除霜完成后的稀溶液再采用冷冻方式使其再生，从而实现连续供热，溶液再生方式由加热法改进为冷冻法，再生过程能耗降低。

3.4空气源热泵供暖末端设计与系统运行

空气源热泵末端设计：采用空气源热泵进行供暖，具有多重优势，但由于此系统在供暖过程中，极易受到温度影响，因此在使用中，需要充分考虑多种因素。首先在空气源热泵末端设备选择过程中，需要分析住户习惯以及对房间与供暖需求，继而选择适宜末端设备。其次需要分析安装供暖设备建筑的新旧，新建筑便能够依据相关建筑规范选择。在旧建筑中安装供暖设备，需要根据不同住户需求，针对不同房间安装供暖设备。在旧建筑中供暖设备安装中，其末端设备选择地板辐射供暖方式，则需要对建筑承载力进行精确计算，并选用干式地板供暖方式。最后需要分析建筑中家具摆放问题，利用家具起到遮挡作用。

系统运行：对供暖系统运行水温曲线图分析，发现在供暖前期与供暖后期，散热器的水温度为四十摄氏度即可，地板供暖水温度为30℃即可。在寒冷地区，日平均气温小于-10摄氏度，这部分较为严寒地区，所需供暖时间较长，基本在5个月左右，因此将近4个月以上的时间空气源热泵都在进行供暖工作，此时间段的供热负荷仅为预计负荷的一半。在集中供暖期间，室外温度变化在一定程度上将会影响空气源热泵能效比，因此空气源热泵能效比为供暖期间的平均值，在较为寒冷地区最冷季节，应当出现其他热源作为热负荷调峰，其主要作用为使得空气源热泵始终处于经济合理的运行状况。

散热器表面温度与室内环境温度相差较大，室内末端换热温差大，大量损耗发生在室内末端。采用空气源热泵进行低温供暖时，如果保证末端散热器温度一直趋于35-40℃，室内温度就能保持在18-19℃，散热器表面与室内温差大概在20℃左右，这个数值是小于传统供暖系统温差值的，因此该种系统不仅能够使得房间内温度始终处于小范围区间内，而且还能控制整个房间的温度均匀性，还能有效地节约能源消耗。 结论

综上所述，在北方地区推广与使用空气源热泵供暖系统具有一定现实意义，可依据不同地区实际状况，选择地板辐射散热、散热器等多种方式，采用散热器供暖的供水温度能够与生活用水相一致。此外使用此种供暖方式，还具有一定环保意义，能够有效节约能源，改善环境问题，值得大力推广。 参考文献：

[1].空气源热泵供暖技术论坛在上海成功召开[J].机电信息，2017（28）：13.

[2]刘元芳，李立，董重成.空气源热泵供暖技术应用分析[J].低温建筑技术，2017（01）：116-119.