简介：华东区由于属于夏热冬冷地区，故不属于集中供暖区域，随着人们生活水平的提供，对于冬季供暖要求急剧增加，传统的冬季供暖方式多为燃气壁挂炉采暖，此种采暖方式不仅对环境污染造成恶劣影响而且运行费用较高；据调查100㎡的采暖使用面积，在华东区域的平均使用在1500~3000元/月之间，这不仅是由于南方建筑围护结构保温性能较差导致，更是因为由于高昂的燃气费用导致；空气能热泵水空调系统，作为一种更为节约的空调系统形式，可将运行费用降低一倍有余，但是目前在华东区域的使用比例还不及燃气采暖系统的一半，故急需进推广，本文重点介绍此系统在华东区域的设计及节能性分析。
关键词：分户式空气能热泵水空调系统
一、分户式空气能热泵水空调的系统构成：
1、热源：空气能热泵空调主机
空气能热泵主机从设备构成一般分为整体式（将水氟换热器和外机相结合）和分体式（将水氟换热器和外机分开）。整体式的优点在便于安装，部分设备厂家甚至将水泵和膨胀罐集成在外机内，大大节省安装空间。分体式是指将外机和水氟换热器分开放置，中间用冷媒管连接，优点在于整个水路循环均可放置在室内更利于防冻保护。
空气能热泵主机从系统节能性分为变频式和非变频式。变频式的优点在于更为节能，且外机启停噪音更低；非变频式价格相对便宜。
2、系统末端：由于末端供给为冷热水故所有以冷热水为冷热源的系统形式几乎都可以在空调系统末端使用。例如：风机盘管制冷、末端辐射制冷、地暖供热、低温暖气片供热、工况型新风机进行新风供应等等。
由于篇幅有限，本文仅从变频分体式空气能热泵+地暖的系统构成进行设计和应用分析：
二、分户式空气能热泵水空调的系统设计要点
1、设备选型要点：空气能热泵系统由于从室外空气中取冷和取热，故受室外气候参数影响；例如：夏季室外温度越高，想从高温空气中取冷则需要更多的电量来搬运能量，故系统运行效率下降，系统的EER值降低，此时则需要查看预选用设备的设备运行曲线，查看在此恶劣温度下的设备用电量及对应的制冷量，再进行设备选型。同理冬季恶劣工况运行系统COP值降低，则需要查看运行曲线校准设备制热量来进行设备选型，只有同时满足才能选定设备。
2、水流环路的计算和水泵确定：目前市面上众多设备厂家将水泵内置空气能主机或水氟换热器内（6P以下变频空气能主机80%以上厂家内置水泵），所以进行设备选型时必须参照内置水泵参数进行综合考虑水泵因素。
所以进行系统设计时第一步应该进行最不利环路的水利计算，参看设备水泵是否满足系统要求，当内置水泵过大时，应在考虑末端使用情况的基础上选择合适的压差旁通阀（压差阀尽量设置在系统末端，防止末端使用量较小能量，水路旁通导致的非正常主机卸载）。当水泵过小时应考虑并联/串联水泵增加循环动力。
水路循环设计不当的常见问题：A、主机频繁启动导致能耗增加。B、地暖分水器\风机盘管出现噪音（水流声）。C、室内空调或地暖效果不佳。
3、水路系统设计
系统一、空调地暖共用一套系统总管，此种系统的优点在于：A、更便于施工（墙梁打孔少对建设影响较小）B、冬季空调地暖可以同时开启（依赖于控制系统）。
系统一
系统二、空调地暖总管分开设计，此种系统的优点在于：A、可以在机房直接切换制冷制热水路。B、系统运行更为稳定（对自动控制的依赖比较小）。C、可以和燃气采暖系统互为备用。
系统二
3、蓄能水箱\缓冲水箱的选择
设计蓄能水箱的目的——为了保证系统更为稳定的运行，这里主要体现在两个方面：
A、缓解主机频繁启动，提高系统节能型。
B、冬季主机开启化霜，需要从系统末端抽取热量，如果空调系统末端水容量过小，导致水温过低（接近冰点温度），从而导致主机保护（此时主机会报警）。
所以是否需要设计蓄能水箱，需要查看主机参数，计算主机化霜时需要的热量，并且计算系统末端水容量是否满足热量消耗，从而确定是否设计蓄能水箱。
三、空气能热泵系统的节能性分析。
1、运行费用分析计算约定
A、目标建筑：采暖铺设面积100~120平方米。
B、制热量 COP＝制热量/输入功率
C、每年制热4个月120天，平均每天工作20小时共计2400小时
D、约定电价为0.45元/kW·h（峰谷差别用电0.6/0.3），燃气价格为2.6元/m3（阶梯计价 2.5/2.7/2.9）计算。
2、系统设备参数（某品牌8P空气能热泵主机和某品牌26KW燃气壁挂炉）
3、变频空气能热泵系统耗全年电量计算
由于主机为变频主机可以根据室内负荷大小调节控制各组压缩机的运作频率。约定在全年30%的时间是全负荷下运行；60%的时间在50%负荷下运行；10%的时间为停机状态。
计算空气能热泵系统全年总耗电量：
结论：故空气能热泵系统制热运行费用为：11237KW/H×0.45元·KW/H=5057元。
4、燃气采暖系统运行费用计算
约定：燃气采暖炉系统与空调提供相同负荷的功率，锅炉能耗应为：
11237（kW.h）×2.7（COP）=30339.9KW
提供以上负荷采暖炉需要的燃气量为：
30339.9KW÷23.4（KW/2.94m³.H）=3811.94m³
注：燃气壁挂炉每小时耗气量2.94m³，每小时可提供的热量为23.4KW
结论：燃气炉壁挂炉系统制热运行费用为：3811.94m³×2.6元/m³=9911元。
5、结论分析：
A、由于系统模拟运行为冬季120天全开，每天开启20小时，且采暖系统工况均为-4℃的恶劣工况，故实际预估费用可能比实际使用费用高。
B、由于系统模拟工况相同，且燃气炉工作总负荷约定与空气能系统工作总负荷完全相同，故空气能热泵系统与采暖炉系统在冬季工况下的运行费用比例是可以当做参考依据的。
C、综上空气能热泵系统比燃气采暖炉系统运行更为节能，节能比例为：（9911-5057）÷9911=49%。故空气能系统的节能性比相对燃气采暖炉可以节省约1倍的使用费用。
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论文作者:韩孟
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/5
标签：系统论文; 空气论文; 热泵论文; 主机论文; 燃气论文; 水泵论文; 设备论文; 《基层建设》2019年第15期论文;