大连金太阳科技开发有限公司辽宁省大连市116011
摘要：随着社会的发展，科学技术的进步，空气源热泵供暖技术也在不断发展，目前已被广泛应用于我国的北方地区。本文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它热源耦合互补的利用空气能供暖。
关键词：空气源热泵；独立供暖；末端设备；效能比
引言
与常用的空气源热泵分体式热泵空调器系统相比，空气源热泵散热器供暖系统具有温度分布均匀、人体热感觉舒适性好等优势。但由于空气源热泵热水机组受出水温度的限制，其末端形式通常采用风机盘管或低温地板辐射供暖，而对于使用散热器作为末端设备的系统研究相对较少，尤其是系统的实际运行效果及经济性与建筑围护结构、地区气候、居住习惯等诸多因素有关，系统的普遍适用性尚有待考察验证。
1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。
2热泵供暖末端设备
根据空气源热泵特点和能效比的关系，由于空气源热泵的特点和能效比的关系，使得供暖末端需要采用低温的散热设备。我国目前采用的末端设备主要是: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。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。
3末端设备热媒温度
由于散热方式的不同，热水的温蒂也会不同。空气源热泵供暖末端采用的地板辐射供暖、散热器供暖、风机盘管供暖。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。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℃。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。
4空气源热泵供暖末端设计
空气源热泵供暖会受环境的限制，根据不同区域、不同末端会产生不同的问题。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。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。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。
5热泵供暖系统运行
在供暖的前期和末期，散热器供水的温度仅需要维持在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
空气源热泵的供热能力会随着室外温度的降低而减小，其使用会受到环境气温的限制，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。北方冬季雾霾最严重都是出现在进入供暖期的初期，这个阶段的气压低不利于颗粒物的扩散。因此，在严寒地区分阶段利用空气源热泵供暖，对于节能减排，改善雾霾环境具有实际意义。
结语
综上所述，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]GB50736－2012，民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].
[2]JGJ142－2012，辐射供暖供冷技术规程[S].
[3]宋为民，董重成，李庆娜.散热器采暖低温运行的研究[J].中国建筑金属结构，2010，(5):36－39.