空气源热泵供暖技术应用研究

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空气源热泵供暖技术应用研究

摘要：随着科学技术不断发展，空气源热泵供暖技术有了全新发展，将其运用在寒冷地区进行供暖，具有较大优势。本文首先对空气源热泵供暖系统组成进行简要概述，继而分析空气源热泵末端设备与设备热媒温度，再次分析系统末端设计与系统运行，最后提出空气源热泵供暖技术的应用对策。 关键词：空气源热泵；供暖技术；应用

近年空气源热泵快速发展。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。

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，主要用于提供暖气和热水。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散热器供暖、地板辐射供暖等方式。 2 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，该三种散热设备有不同的特点，各自适合不同需求。低温地板供暖可使人们同时感受到辐射温度和空气温度的双重效应，人体实感温度舒适程度比室内空气温度高出 2~4℃，因此，提高了舒适度，有效节约能源。该供暖方式不占房间的有效使用面积，可以自由地装修墙面、地面和摆放家俱。并且地板供暖增加了保温层，具有非常好的隔音效果，减少楼层噪音。但是，地板供暖系统的结构繁杂。有 8cm 填充层的占用层高。如层高较低的室内采用此种方式，会给人以压抑感。因此，这种供暖方式需对建筑增加层高 6~10cm。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。如有滴漏将不易检查出故障所在。系统管路全部隐蔽安装在地面下，不具备可拆卸、更换的可能，因此如果发生二次装修动用地面的话，这个系统只整体拆除。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。但是，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。图 1 是地面供暖和散热器供暖的房间升降温变化情况，该实验结果可供选择末端方式时参考。

图1 地面供暖和散热器供暖的升降温变化 3 空气源热泵供暖末端设计

空气源热泵供暖具有诸多优点。但使用受到环境温度的限制，不同区域、不


同末端装置设计时应考虑以下问题。室内供暖计算温度，根据 GB50736 － 2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》规定南北方室内设计温度不同：严寒和寒冷地区主要房间应采用 18 ～24℃；夏热冬冷地区主要房间宜采用 16 ～ 22℃。选用末端设备时应考虑房间功能、生活习惯和运行方式，从舒适性和经济性选择适合住户需求的地板辐射供暖、风机盘管供暖、

散热器供暖形式。新建与既有建筑增设供暖设施要加以区别：新建住宅可完全按设计规范规定进行。而既有建筑增设供暖设施要考虑住户的具体要求进行，可进行局部主要房间加装供暖设施。既有建筑增设地板辐射供暖时应考虑荷载，尽量采用干式地板供暖，并考虑局部供暖和家具摆放遮挡。地面饰面层应采用热阻小的材料。各环路长度应尽可能一致，并加设调节和环路关断阀门。加热管布置方式可采用图 2 的形式。风机盘管冷暖两用，供水温度可降低，用于住宅供暖时宜立式安装，宜靠外窗设置。散热器用于空气源热泵供暖系统，热媒温度可降低与热水供应温度55℃ 一致。其散热量计算完全可按各类散热器给出的实验公式，代入 ΔT℃ 进行计算即可。图 3 是对同一组散热器分别对温差 ΔT = 15 ～ 65℃ 进行分段实验和连续实验的结果，认为低温工况的散热量可视为 ΔT = 40～ 65℃ 试验曲线的延长线。散热器供暖按低温参数设计，会增加散热器数量，但是低温供暖的特点是舒适和节能。对于分户独立供暖系统，考虑到管道布置，家具摆放和空间使用等因素散热器完全可在内墙布置，不必强调靠外窗布置。空气源热泵同时用于生活热水供应和供暖应对生活热水单独设置管道，避免对供暖系统产生腐蚀。对于分户独立闭式系统几乎可以不顾虑散热器的腐蚀问题。由于供暖的热负荷计算是按累年平均不保证 5d 统计确定的供暖室外空气温度计算参数，当室外温度减低房间需要供应的热负荷增大，而空气源热泵COP 值会下降，为解决这一矛盾，必要时应考虑采取耦合热泵系统优势互补或辅助热源的经济可行性。对于空气源热泵作为集中供暖的热源，由于空气源热泵的特点，为减少输送热损失和管网造价，不宜较长距离输送热媒。

图2 加热管布置方式

图2 散热器散热量实验公式

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，地板供暖水温度为三十摄氏度即可。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，基本在五个月左右，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

5 空气源热泵供暖技术的应用对策 5.1 完善设备体系

（1）空气源热泵供暖的设备选用，要确保设备本身能够拥有较高的承载力，在设备的应用效率、应用质量上，均可取得良好的提升，这样才能争取创造出较高的价值，不会由此产生严重的隐患。（2）在设备体系的完善过程中，一定要充分考虑到将来工作产生的影响。伴随着人口数量的持续增加，空气源热泵供暖的任务难度也在持续性的提升，这就要求在设备的搭配过程中，不断取得较好的效果，从而给设备的综合应用效果，更好地进行巩固。 5.2 优化末端设计

选用末端设备时应考虑房间功能、生活习惯和运行方式，从舒适性和经济性选择适合住户需求的地板辐射供暖、风机盘管供暖、散热器供暖形式。既有建筑增设地板辐射供暖时应考虑荷载，尽量采用干式地板供暖，并考虑局部供暖和家具摆放遮挡。地面饰面层应采用热阻小的材料，选用理石饰面具有较好的散热效果。各环路长度应尽可能一致，并加设调节和环路关断阀门。 5.4 供暖区域设计

应在空气源热泵供暖的供暖区域设计上，按照合理化的模式来应对，从而将相关问题的改善、解决，表现出更加彻底的效果。空气源热泵以少量电能，吸收空气中大量的低温热能，通过压缩机的压缩变为高温热能，传输至水箱，加热热水，所以它能耗低、效率高、速度快、安全性好、环保性强，源源不断的供应热水。对于空气源热泵供暖而言，其在应用的过程中，供暖区域是必须重点考虑的内容，有些地方完全对空气源热泵供暖开展简单应用，不仅没有获得预期效果，还造成了很严重的相反结果，这一点必须在今后的工作中深入分析。 结语

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：

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