新疆巴音郭楞蒙古自治州建筑勘察规划设计院 新疆库尔勒 841000
摘要：空气源热泵用于夏热冬冷地区的供暖具有明显的优势，针对北方严寒地区设计超低温热泵机组也有了较好的工程案例，为更好发展推广应用空气源热泵供暖，文中论述了工程应用中系统设计、末端设备选取、热媒温度确定、系统安装运行应考虑的问题和做法，并对空气源热泵供暖区域做了分析，提倡在严寒地区的供暖期与其他热源耦合互补的利用空气能供暖。
关键词：空气源热泵；供暖技术；应用分析
1导言
在国家政策的支持下，热泵技术在我国得到了大力推广应用，除地源热泵等技术被成熟应用建筑和生活中，近年空气源热泵又有了快速发展。目前，不但在寒冷地区开始推广应用，在严寒地区的新疆、呼和浩特、沈阳也具有规模应用的成功案例。而随着市场的不断发展，空气源热泵企业的发展态势，将在未来几年逐渐呈现打破当前应用南北区域划分的限制。
2空气源热泵供暖系统构成
空气源热泵技术是基于逆卡诺循环原理建立起来的一种节能、环保制热技术，通过空气获取低温热源，经系统高效集热整合后成为高温热源，用来供暖或供应热水。以热泵为热源的供暖系统即为热泵供暖系统。空气源热泵不仅可作为分散供暖的热源，也完全可以用做集中供暖系统的热源。目前，热泵供暖末端设备可采用：地板辐射供暖、风机盘管供暖、散热器供暖。
3热泵供暖末端设备
由于空气源热泵的特点和能效比的关系，空气源热泵供应的热水温度应处在技术经济合理的工况，这就决定了供暖末端宜采用低温的散热设备。目前采用的末端设备是：地板辐射供暖、风机盘管供暖、散热器供暖，它们各有不同的特点，适合不同需求。低温地板供暖提高了舒适度，有效节约能源。不占房间的有效使用面积，可以自由的装修墙面、地面和摆放家俱。具有非常好的隔音效果，减少楼层噪音。但地板供暖系统的结构繁杂，有8cm填充层的占用层高，会给人以压抑感。在二次装修时易被破坏，修复则会留有埋在地下的接头，留下隐患。构造层蓄热使得房间升温时间较长，热惰性大。散热器供暖安装容易、维修简单，色彩多样、外观优雅、极易与家装所融合，房间可利用散热器上的温控阀单独调节房间温度，管路少、无立管、泄露亦少，设计计算较简单，房间升温快、温度调节灵活。但散热器供暖占用室内空间，一般热媒供水温度较高，影响热泵供暖的能效比。风机盘管供暖升温快、调节灵活、空调供暖两用冷暖两用、节省投资，可根据需要安装在地面或顶棚。但是，热空气在顶部有效利用差、运行产生噪音。
4末端设备热媒温度
GB50736－2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》第3.1.1条规定：热水地面辐射供暖系统的供、回水温度应由计算确定，供水温度不应大于60℃，供回水温差不宜大于10℃且不宜小于5℃。民用建筑供水温度宜采用35～45℃。JGJ242－2012《辐射供暖供冷技术规程》中规定：热水地面辐射供暖系统供水温度宜采用35～45℃，不应超过60℃;供回水温差不宜大于10℃，且不宜小于5℃;风机盘管供暖一般采用的热水温度进水60℃，回水50℃;对于空气源热泵供暖进水45℃，回水45℃。地板辐射供暖、风机盘管供暖热水温度对于空气源热泵供暖具有合理的能效比。GB50736－2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》第5.3.1散热器供暖系统应采用热水作为热媒;散热器集中供暖系统宜按75℃/50℃连续供暖进行设计，且供水温度不宜大于85℃，供回水温差不宜小于20℃。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于散热器集中供暖，空气源热泵供暖热水温度按75℃/50℃设计仍使能效比处在不是合理的工况。然而，通过对供暖系统的实际运行调查，目前北方地区大多数城市集中供热系统运行参数，就是在最冷月运行参数也远远小于设计工况。对北方几十个城市调查结果是：二次网供水温度约在47～63℃，回水温度约在40～50℃，运行温差约为7.8～14.7℃，温差均小于设计温差20℃。图1是哈尔滨某小区测试整个供暖季温度变化曲线，供暖初期供热温度低于40℃，最冷天气供热温度为60℃。空气源热泵的最佳工作状态是提供50℃以下的热水。以往空气源热泵用于建筑采暖不成功的原因之一，就是在于供暖散热器要求热水温度在80℃，这种工作状态下，空气源热泵的能效比太低，不经济。通过散热器低温供暖研究认为：60℃/45℃具有技术经济合理性和可行性。而针对空气源热泵供暖热媒参数完全可以降至和生活热水供应的温度一致。
5热泵供暖系统运行
根据对供暖系统运行质调节水温曲线分析，在供暖初期和末期：散热器供水温度仅需40℃，地板供暖供水温度仅需28℃。对于供暖期从日平均5～10℃阶段空气源热泵都有较经济的运行工况，而最冷月平均温度≤－10℃的地区属建筑热工的严寒地区，在这一地区供暖期时间长，一般都在150d以上，因此有100d以上的空气源热泵供暖运行，该时间段的供热负荷仅接近供暖设计热负荷的一半。供暖期室外温度变化影响空气源热泵效能比COP值，因此空气源热泵供暖的效能比应是针对供暖季的平均值。对于严寒地区出现最冷月时应有其他热源作为热负荷调峰，以便空气源热泵处于技术经济合理的运行工况。
6空气源热泵供暖的区域
空气源热泵作为热水系统它具有无以比拟的优点。但供热能力和供热性能系数随着室外气温的降低而减小，所以它的使用受到环境温度的限制，一般适用于最低温度在－10℃以上的地区。
超低温空气源热泵采用超低温工况压缩机及低温高效404A制冷制，既能解决空气源热泵衰减问题，同时还可有效的正常制热，可在－25℃的环境温度工作，－20℃以上可达到理想的应用效果。超低温空气源热泵可以实现－20℃以上不加电辅助正常运作。按照建筑热工设计分区确定：严寒地区最冷月平均温度≤－10℃，寒冷地区最冷月平均温度0～－10℃，夏热冬冷地区最冷月平均温度0～10℃。热泵技术的发展，超低温热泵机组是针对北方严寒地区设计的，适用环境温度－25℃以上地区，常规热泵机组在－5℃、增强型热泵机组在－15℃以下不能正常制热。超低温热泵机组相对系统能效比COP更高，因机组的温度响应极快，供应热水的能力极强，即使在－25℃的超低室外环境温度下，依然能够稳定地提供热水。末端采用低温地板辐射采暖系统，可以使热泵节能的优势得到更好的发挥。空气源热泵与水地暖的组合COP均超过3.0，具有运行能效高、运行费低的特点。
7结语
空气源热泵在北方用于供暖完全可行，并可用做集中供暖系统的热源。严寒地区宜采用超低温空气源热泵，也可在供暖期分时间段担负供暖负荷，并在最冷月与其他热源耦合互补运行。在做技术经济方案论证时应考虑使用所在地区的整个供暖期运行效能比。空气源热泵供暖末端设备可采用地板辐射、风机盘管和散热器，采用散热器供暖的供水温度完全可与生活热水温度一致。
参考文献
[1]王如竹，张川，翟晓强.关于住宅用空气源热泵空调、供暖与热水设计要素的思考[J].制冷技术，2014，34（01）：32-41.
[2]韩宗伟，王一茹，阿不来提·依米提，张艳红，杨军，孟欣.空气源热泵辅助吸收式地源热泵系统的适用性分析[J].制冷技术，2014，34（01）：55-59.
[3]赵婷婷，解国珍，成建宏.空气源热泵采暖对缓解空气雾霾程度的探讨[J].建筑节能，2015，43（03）：1-4.
[4]张群力，李印龙，刘宝山，狄洪发.低温空气源热泵供热方式在北方供暖地区的适宜性研究[J].建筑科学，2015，31（02）：140-145.
论文作者:牛银魏
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第1期
论文发表时间:2018/6/13
标签：空气论文; 源热泵论文; 温度论文; 地区论文; 热源论文; 系统论文; 散热器论文; 《建筑学研究前沿》2018年第1期论文;