空氣源熱泵在北方的應用探究

■胡文青 ■山西文龍煤礦工程設計有限公司，山西 太原 030024

1 空氣能熱泵在整體北方采暖市場的發展變化

北方地區，冬天的天氣低溫寒冷已經是普遍現象。一到了秋天，就會看到很多關于“由夏入冬”或是“一日入冬”方面的相關報道，從歷年新聞報導上，我們可以明顯的看出，北方的天氣有個非常重要的特點就是:低溫。

雖然天氣看起來比較寒冷，但北方人也有御寒的各種方法。從主要的三種采暖形式看來，主要有散熱器、地暖以及風機盤管這三種。風機盤管主要用于商用場所，而用在居家生活的，除了傳統的散熱器外，也兼并了地板采暖的方法。這些體現了空氣能家庭采暖的主要方式，在市場行業中，傳統散熱器的采暖形式常被人們稱為是中溫采暖，傳統的采暖效果很不錯，在冬天，只要不出室內，人們也感覺不到寒冷。常聽到北方人說的低溫采暖其實是地板采暖，其供暖方式是將溫度低于六十攝氏度的熱水，暗藏在地熱下使盤管系統可以充分的加熱地面。這是一種通過輻射散熱的采暖方式。它和傳統的散熱器比起來，不干燥，室內溫度適宜、讓人感覺更舒服。現在，隨著北方消費者對居家環境的追求，地板采暖的形式越來越受到廣大人群的追求。長江以南的大部分地區，一直覺得采暖是追求舒適度高的生活產物，而使用采暖行為確實也驗證了這一點。大金對空氣能地板供暖的產品曾描述過:低溫采暖從地板升起的熱意一般集成在2 米高處，正好在人體內能感受到的范圍之內。這樣，室內溫度均勻，寒冬之時，就算光著腳丫子，光著膀子，也能安享溫暖。

從近年來北方的一些采暖方式看來，集中供暖的形式也出現了諸多改變，就算一些常用這種方式供暖的地區，也開始接觸了新方式。集中供暖和新式采暖比起來，就會發現，集中供暖存在著很多的不足。房子格局或是房屋的不同，都有著不同的效果，如高樓，平房，低高層也不一樣。總之，有著很大的局限性，再加上布局不同，面積不同，所收費標準也不一樣。一般來說，都是按面積收費，就算是空置房的話也得要交費。這樣，價格上就比較貴，花費也比較高。因此，我們就會看到，為了分攤費用，小區住房多是采用分戶供暖的方式，使用多少就交付等額的費用，相對公平合理。地板采暖常用于分戶供暖，因此，在一些新開發的樓盤中，它被廣泛應用。在市場行業中，相關的商用領域內，由于國家節能減排政策的實施，節能環保的熱泵漸漸的取代了傳統鍋爐設備，而以空氣為熱源泵在小型企業中更加受到市場的歡迎。

2 空氣源熱泵在北方應用及節能效果.

從地理位置看來，長江流域為主的冬冷夏熱地區使用空氣源熱泵的比較多，在北方寒冷地區則會適用。但相關事例表明，北方寒冷地區可使用空氣源熱泵。在使用空氣源熱泵的時候，其最主要的是選對機組及加上配置合理的末端系統，操作方法正確的話，它的運行情況是非常良好的，所以要是不懂這方面知識的話，可以讓專業人士進行配置在使用。

2.1 不管是采用哪一種的采暖末端系統，最先的都要看一下它的舒適度怎么樣。在地面低溫熱水輻射采暖系統方式中，其舒適度就是比較理想的

一般來說，人體的熱舒適度和室內溫度及人體周圍內結構的平均溫度成正相關。在采用低溫熱水地暖這樣的系統供暖的時候，它所包圍人體的圍護結構的溫度就會有所升高。同時，在這種情況下，人體的熱舒適度會提高。有許多實驗在此方面也做了大量研究，同時表明，在人體的熱舒適度內，其等效溫度一般會低于室內的2 至3 攝氏度，并在此范圍內維護人體的熱平衡。加上此供暖方式的熱量是自下而上傳遞的，從感官上說來，符合人們的生理需求。這樣的供暖方式近年來得到了廣大推廣，如果它與空氣源熱泵相配套的話，效果會更加明顯，也是最相宜的。

2.2 低溫熱水地暖末端系統與空氣源熱泵組合系統的舒適性

整個采暖系統在設計的時候，有著一定的講究。第一、要保證系統于不同供暖負荷與不同室內溫度狀態下。要使室內的空氣從下至上形成對流的形式，以便充分供暖，保持室內的適宜溫度。第二、要懂得測量空氣源熱泵組合系統與低溫熱水地暖末端系統的相匹配性。測量的時候，先測地板的表面平均溫度和非加熱的平均溫度。其目的是為了計算地板暖氣的流量與輻射熱量。從1996 年有關的《民用建筑節能設計標準》中以民用住房地暖系統作為參照標準，空氣源熱泵作為熱源設備，進行了有關人體舒適度的計算統計。從一些數據顯明，當人們所住的室內溫度為18℃的時候，人體所呈現出來的熱舒適度為17.75℃，這樣的等效溫度是比較舒適的;當外室低于或是等于-9℃時，室內人體的等效溫度為17.47℃。溫度處于這個情況下，或是有極小的波動的話，人體的舒適性要求都得以滿足。要是采用水地暖系統的話，地板表面的溫度都不會太高，采暖期間，最高的平均溫度為25.22℃，符合地表溫度低于26℃～28℃的標準。因此，總體來說，這是一種舒適性高的采暖系統。

3 空氣源熱泵的供水溫度

低溫熱水地暖系統以水盤管為放熱部件，在操作系統的時候。要知道水至地板表面的熱阻及盤管向下的熱阻有關，同時也要明白地板表面溫度與供水溫度的原理。通常取向下的水盤管散熱量10% 到15%的設置為熱阻，而向上的熱阻與水盤管的材質、壁厚度、流量大小等有關。

為了計算低溫熱水地暖系統的溫度，我們可以對三種不同的典型系統進行一下計算。這三種地板的材料及結構條件為:豆石混凝土層厚為5cm，d20/16，陶瓷磚的厚度為8mm，PEX 水盤管和它的間距為200mm，這樣的供暖系統結構稱Ⅰ型，而沒有面磚的一類稱Ⅱ型。裝置所用配式地板是薄型的，其水泥砂漿的厚度為15mm，d10/8 的PE-RT管，間距5cm 的這一類稱Ⅲ型。了解了其內容之后，可根據系統相應的公式計算出，當水到地面的溫度差達到最大是Ⅰ型時，就可以說是陶瓷磚地暖系統。不是最大，而是低于最大差值的話就是Ⅲ型，也就是所謂的無表層的厚型地暖系統，而差值最小的話，即為Ⅱ型。從采暖計算下，可知Ⅰ型地暖系統的平均溫度不會高于32℃。假如其供回水溫差為5℃的話，它的供水溫也不會高于35℃。所以，要是使用這種系統采暖的話，供水的溫度一般在30℃～35℃之間。供回水溫差低于5 為佳，這樣方便地表溫度的下至上均勻。如此，才能使室內保持良好的舒適性。

4 空氣源熱泵在北京等地應用效果

空氣源熱泵在北京等寒冷地區的運行情況非常好，這從它與中央空調的對比中就可以看出。空氣源熱泵與中央空調的工作原理一樣，但是中央空調(這里指以風機盤管為末端裝置的中央空調)是以外溫5℃～7℃，供水溫度42℃～45℃為標準工況。一些中央空調產品還要求其工作外溫最低為-5℃。因為如果外溫再低，壓縮機的工作壓差就會超過標準值(14kg/c m2)。而空氣源熱泵不同，當北京地區最冷月平均溫度為-4.6℃，采暖負荷為54w/m2時，在符合相關標準的節能建筑中，若采用空氣源熱泵為熱源的水地暖系統，其平均供水溫度只要33℃～34℃就可以保證室內的舒適度。更多的人可能比較關心在北京地區平均氣溫最冷的階段(平均氣溫-15℃)，空氣源熱泵的運行情況怎樣的問題。其實，由中國家電所在2002 年給出的測試結果已經證明，空氣源熱泵在此環境下的運行情況良好。

5 結束語

長期以來空氣源熱泵空調系統，在長江流域及其以南地區應用比較多。實際運行證明，低溫空氣源熱泵空調系統在北方制熱是可行的，運行費用也相對其他能源要低。通過空氣源熱泵技術建立一個良好的暖通系統，該產品可以有效地解決目前國內有關部們對節約能源、環保、安全等各方面較棘手的問題，利國利民，值得大力推廣應用。北方市場廣闊的采暖需求空間將是空氣能熱泵發展的無限藍海。

［1］李陽.空氣源熱泵熱水器除霜技術現狀分析［J］.民營科技，2011，(01).

［2］王平，董敬宇，董際鼎.空氣源熱泵機組除霜技術探討［J］.暖通空調，2010，(01).