摘要：本篇文章对空气源热泵的发展历程进行了全面的介绍，并针对空气-空气和空气-水这两种空气源热泵的优点和不足展开了深入的研究。通过各项数据的显示，空气-水热泵技术的实施具有可行性，并且能够成为代替传统取暖模式的一种新型技术。无论南方北方，只要供暖需要，它就可以被广泛使用。在这过程中，不但能降低能耗，还能起到保护环境的作用。
关键词：空气源热泵；空气-水热泵；降低能耗；保护环境
早在1824年，卡诺便提出了卡诺循环原理，也确立了热泵供热的基本原则，热泵和制冷机的技术在原理上都属于热力学逆循环。纵观制冷技术的发展历程，从各种制冷产品，再到热泵技术的研发及推广，人们为此付出了太多的努力。首先运用这种技术的国家是美国，它在上世纪五十年代便已经开始大量生产空气源热泵。其次是日本，它普遍使用空气源热泵式空调器是在上世纪八十年代。而这种技术在我国的普及与前两者相比起步较晚，它是在改革开放以后才得以快速发展。到九十年代，各种热泵式空调器的生产数量不断增多，告别了过去以单冷式空调器为主的单一生产模式；自二十一世纪以来，热泵功能的空调器已占据着我国相当大的市场，成为供热设施的主要产品。热泵技术之所以会在国内得到广泛的肯定，是因为我国同其他国家相比，夏季温度较高，而冬季的温度偏低，这样的大陆性气候正需要热泵技术来实现供暖。但是热泵技术也会受到一些因素的影响，导致它的发展具有局限性。即科学技术水平以及经济发展状况的制约。根据一个相关数据显示，1kWh电与一吨煤的价格之比为1：400，而且有一段时间煤的价格出现了几十元一吨的情况，1kWh电的价格也达到了几毛钱，不过煤电的价格之比却始终保持在200：1的幅度上，就经济效益来看，热泵技术的应用并没有使之增加。到上世纪九十年代，电价涨了一倍左右，煤的价格更是大幅上涨，最高达到一吨几百块。在这种情况下，煤电价格之间的比例也发生了巨大的变化，为1：1000，这种变化导致的结果就是让热泵技术有了广阔的市场和发展的前景。
在最近几年的时间里，由于我国人民的物质需求日益增长，他们对生活热水的需求量也随之增加，再加上可持续发展战略的实施，群众的环保观念不断加强，扩大了空气源热泵热水器在全国各地的使用范围，特别是浙江，广东等地，对它的运用非常普遍。再者，它可以产生五十五度的热水，这对北方地区无疑是最好的一种选择，过不了多长时间，此产品会有更好的发展趋势。针对南方提出的取暖问题，一些生产厂家开始着手于空气源热泵热水系统的研发工作，随着这一系列工作的展开，东北地区的取暖模式也在逐渐改变。但是不可忽略的是，由于该地区的夏季较长，夏季空调制冷还兼有冬季供暖的功能，所以在某些情况下，会有许多关于性能方面的要求。有时湿度，温度甚至是房间使用情况等因素往往会在冬季供暖时，不仅影响着房间的热量变化，热泵变容量的性能，还影响着热泵的变工况性能是否良好。其实可以把环境温度随时间变化的过程看作是一种波，再让这种波分成不一样的频率及振幅，人们能够根据这些来研究热泵的“广谱”性能。
1空气源热泵的基本类型
1.1空气-水型空气源热泵
空气-水型热泵的工作原理与空气-空气型空气源热泵大致相同，在转换冬季供热工况与夏季空调工况的过程中都要用到四通阀，除此之外，四通阀还可以运用在除霜工况上。循环水式与风冷式是二者在换热器上的主要差异，循环水式的传热介质是水，因此哪怕是在低于四十度的温度下，提供三十度以上的水也没有问题。等到夏天来临，把室内风机盘管灌入凉水，便会产生冷风习习的效果，人们就可以享受空气-水型空气源热泵带给他们的舒适体验。由于空气-水系统产生的时间不是很早，所以它在满足供热需求的基础上，还解决了空气-空气型热泵遗留下来的诸多问题。
（1）在未来的发展中，我国极有可能使用制冷空调设备，即R290和R32这类的产品，它们的一大特点就是可以直接膨胀吸热。不过任何事物都有优缺点，R290和R32也有很大的危险系数，从安全角度考虑，它的可燃性是不容小觑的，所以在使用它们的过程中，一定要按照正确的方式进行操作。
（2）如果湿度过大，就会像空气-空气热泵那样经常采取除霜措施。在这期间，热量来自于一个很大的水箱，并且不会对室内的温度造成影响，也不会像空气-空气型热泵那样在运作中产生大量的噪音打扰人们的日常生活。
（3）热泵之所以具备“广谱”性能，是因为它配置了电子膨胀阀与变速压缩机等部件。这种配置不但能使输出的热量增加，而且还能让压缩机的旋转速度有所提高，解决了因室外温度低而不能正常工作的问题。
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1.2空气-空气型空气源热泵
它作为夏季空调器使用的时候，各方面的性能还比较良好。由于它的使用是建立在单冷型的空调器基础之上的，所以一般来说，四通阀不但可以转换冬季供热工况以及夏季空调工况，还可以在冬季除霜工况上得到运用。因为风冷式的出风温度要高，以至于设计时要满足夏季工况制冷的设计标准。空气-空气型热泵虽然具有构造简单，方便使用的优点，但是也有许多不足的地方，从基本原理上看，空气-空气系统不适合在冬天供暖，它比较适用于夏季空调。以下便是传统设计的热泵的不足之处：
（1）在夏热冬冷地区居住的居民不适应供热的温度过高，因为热泵在房间内使用会使室内非常干燥，这与室外的湿度会形成较大的反差。
（2）首先，如果它的湿度过大，结霜的次数就会随之增加，除霜的过程又会浪费没有必要的人力和物力。其次，会影响室内温度的变化，并且伴随着除霜期间的噪声污染以及制冷剂和换热器在运作过程中产生的声音。这些噪音不但会影响人们的正常休息，而且长时间出现的话会不利于人们的身体健康。
（3）因为最开始研发的热泵式空调器属于定频压缩机，由毛细管来控制制冷剂流量，所以这种压缩机对温度的要求比较高，它不能再温度过低的环境下正常工作，一旦温度较低，有些热泵便会停机，有些虽然还可以运行，但是热风会因此变成凉风。这种状况导致的后果就是用户在购买了热泵型空调器后，一般情况下不敢打开空调器，除非天气太冷，他们才会打开热泵，因为有些空调器在冬天温度过低时不能正常的运行。
（4）由于一部分人们早已习惯了之前的风的温度，所以他们对风力较大的热风会感到不太适应。产生这种风力的原因是冬季流动的风速不像夏季那样可以给人带来凉爽舒适的感觉，它会伴有凉风感，并且为了使空调器产生更好的吹拂效果，会将它安装在高处，这个时候，风力就会较强。
2.空气源热泵的运作过程分析
早在2011年，关于“空气源热泵等采暖系统的节能能效研究”的项目就由北京市设计科研单位和建设工程物资协会等各大科研团体共同完成了，并在2012年11月26日成功的通过了验收。该项目不仅在研究上取得了巨大的成果，而且还被运用到在各个工程项目中，并逐渐占据了大部分市场，拥有广阔的发展前景。在此期间，它在长沙、青岛、北京等大城市展开了严格的检测，并根据检验的结果统计出温度较低地区的供暖数据。数据显示，空气源热泵和其他供暖实施相比，它不但有更好的性能，而且还具有节省开支的优点。
2013年4月，《住宅户式空气源热泵供热系统的应用技术导则》由北京相关部门制定并发行，该导则对空气源热泵系统进行了技术上的研究与指导。它认为，空气源热泵在我国的使用与普及还在起步阶段，因为这项产品不是那种贴上了“降低能耗”的标签就能确保在销售市场上高枕无忧的产品，一旦房间的结构不符合标准，那么所有的供暖设备都将会失去它存在的价值。在建筑结构上，首先要有一个合理的室内设计和有利于供暖的房间布局，其次是保证门窗以及墙体具有良好的保温效果，最后一点要注意的是，销售热泵产品的商家是否可靠，他们的售后服务是否到位。另外在这过程中，切莫忽视水箱的摆放位置，太阳能的使用说明以及散热器的运作情况。因为细节决定成败，一个小的问题也可能会发展成一个棘手的难题，所以要想保障热泵的正常运行，就要从在乎这些小事做起。
3.结论及注意事项
通过本篇文章对空气源热泵的详尽阐述以及具体分析，得出了一下几点结论与注意事项：
（1）空气源热泵不但有利于提高我国一大部分人民的冬季生活质量，而且避免了能源的大量消耗，降低了对环境的污染。总体来说，这是一项利国利民的技术。
（2）空气-水热泵系统这项技术可运用的地区是比较广泛的，就我国冬季供暖问题上，它既可以实现降低能耗的目标，又可以促进制冷空调行业向又好又快的方向发展，可谓是一举两得。
（3）这项技术具有广阔的发展前景。无论南方还是北方，无论气候条件多么寒冷，它都可以运用并推广到全国各地。此外，它所包含的热泵产品研发、电网输配、建筑构造等系统工程，同样对供暖起着举足轻重的作用。
参考文献：
[1]陈耀宗.建筑给水排水设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1992.
[2]建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范（GB-50242-2002）[S].
[3]建筑给水排水设计规范（GB50015-2003）[S].
论文作者:姜文俊
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/4/4
标签：空气论文; 热泵论文; 源热泵论文; 空调器论文; 温度论文; 工况论文; 技术论文; 《基层建设》2017年第36期论文;