空氣源熱泵在膠東地區的應用與發展調研報告

梁靜偉　魏代曉

摘 要：對空氣源熱泵系統做了簡單介紹，闡述了空氣源熱泵冷熱水機組和空氣/空氣熱泵機組在膠東地區的發展，為空氣源熱泵機組在膠東地區額進一步發展與下一步政府政策的研究與制定提供有力的數據支持，以利于促進空氣源熱泵在膠東地區的進一步發展。

關鍵詞：空氣源熱泵；應用發展；調研報告

中圖分類號：TU833.30 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）07-0032-03

1 空氣源熱泵簡介

熱泵（Heat-pump）是一種利用驅動能使能量從低位熱源流向高位熱源的裝置，其理論起源于1824年卡諾發表的關于卡諾循環的論文。空氣源熱泵技術是在1924年發明，但并未被人們充分認識和應用，直到二十世紀六十年代，世界能源危機爆發，熱泵以其回收低溫廢熱，節約能源的特點，經過改進而登上歷史舞臺受到人們的青睞[1]。

空氣源熱泵通常有空氣/空氣熱泵，空氣/水熱泵等形式。暖通空調領域中早期應用的熱泵機組基本上全是空氣源熱泵機組。由于我國大部分地區的氣候條件適宜使用空氣源熱泵，因此空氣源熱泵機組在我國暖通空調中應用十分廣泛。

2 空氣源熱泵冷熱水機組在膠東地區的應用與發展

2.1 空氣源熱泵冷熱水機組的發展

空氣源熱泵冷熱水機組是繼電動閥冷風熱水機組、溴化鋰吸收式冷水機組、直燃型冷水機組之后，又一發展迅速的空調主機。其工作原理只要是利用四通換向閥改變工質的流通路線，進行制冷循環和制熱循環的轉換。

根據有關文獻記載如何最大限度的吸收低溫空氣的熱能和最大限度地吸收氣態工質的熱能，是空氣源熱泵技術使用的關鍵問題[2]。早在1980年上海手工業局設計室與上海冷氣機廠為上海某商場設計了同內第一套空氣源（水）熱泵空調系統[2]。

2.2 空氣源熱泵冷熱水機組在膠東地區的應用與發展

根據相關文獻1994年空氣源熱泵機組的適用范圍劃定在長江流域，1995年以后，空氣源熱泵冷熱水機組的應用范圍由長江流域開始擴展到黃河流域，在我國北方一些地區開始應用，如京津地區、山東膠東地區、濟南、西安等地區都開始選用空氣源熱泵作空調系統的冷熱源[3]。

1995年空氣源熱泵冷熱水機組在煙臺百貨大樓的應用，是空氣源熱泵冷熱水機組在膠東地區的首個應用實例，為熱泵技術在膠東地區的推廣應用開辟了廣闊的前景。

隨著空氣源熱泵技術的進一步發展，2005年以后膠東地區空氣源熱泵冷熱水機組市場有了一個較大的發展，主流品牌有約克、特靈、開利、麥克維爾、頓漢布什等，國產品牌發展較快主要以清華同方、格力、美的、海爾等為代表。

目前常見的空氣源（水）熱泵機組為渦旋式空氣源熱泵機組，因其可以采用模塊式組合，又稱風冷模塊機組，采用渦旋式壓縮機，從空氣中提取冷熱量輸送到室內，滿足夏季制冷，冬季制熱的需求?？諝庠礋岜脵C組可以放置在露天通風良好的任意地方，啟動時逐臺開啟，對電網沖擊比較小。

根據冬季制熱的工作范圍空氣源熱泵機組，可分為普通型空氣源熱泵機組（可以在環境溫度-15℃以上制熱）和低溫型空氣源熱泵機組（可以在環境溫度-25℃以上制熱）。根據調

的制冷能效（單臺機組出水溫度7℃，研普通型空氣源熱泵機組夏季標準水流量，室外環境溫度35℃時滿負荷的制冷量與滿負荷制冷時機組的輸入總功率的比值）一般在2.9～3.4之間，低溫機組夏季的能效一般在3.0～3.7之間。不同品牌產品技術水平不一樣的，能效也有所差異。

空氣源熱泵機組冬季制熱時隨著室外溫度的降低，制熱能力也隨之下降，再者室外溫度較低時蒸發器表面會出現結霜現象，需要除霜，降低冬季供熱效果。普通機組和低溫機組最主要的區別是在冬季供熱，普通機組在冬季工作臨界溫度時，機組出水溫度很低，甚至不能制熱，例如2015年冬季，由于膠東地區出現寒流天氣，導致很多普通機組停止工作。

某品牌普通機組冬季制熱能力變化表：

由上表1可以看出：在標準工況下室外環境溫度7℃，出水溫度45℃時，輸入功率為16.8kw，制熱量為64kw，則此時的制熱能效為COP=64/16.8=3.8；而在室外環境溫度-10℃，出水溫度只有40℃時，輸入功率為15.7kw，制熱量為34.9kw，則此時的制熱能效為COP=34.9/15.7=2.2。

同一品牌的低溫機組冬季制熱能力變化表：

由上表2：在標準工況室外環境溫度7℃，出水溫度45℃時，輸入功率為17.26kw，制熱量為70.5kw，則此時的制熱能效為64/16.8=4.0；而在室外環境溫度-10℃，出水溫度45℃時，輸入功率為18.22kw，制熱量為53.0kw，則此時的制熱能效為53.0/18.22=2.9；在室外環境溫度-15℃，出水溫度仍可達50℃。

隨著十三五期間全國范圍內提倡“煤”改“電”的情況下，北京、河北、山西，包括山東省的濟南、青島、濰坊等地，已開始大范圍的采用低溫空氣源熱泵機組進行小區、學校、辦公等區域的采暖，室內末端可以采用暖氣片、地暖、空調等形式，取得良好的效果。并且在很多地方進行能源合同管理的運行方式，經過測試證明在一個完整的采暖周期內，采用空氣源熱泵機組采暖的運行費用甚至要低于城市集中供熱，目前京津郊區遠離城市熱源的小區已較大規模的使用這種產品，現在膠東地區也有部分小區開始采用低溫空氣源熱泵機組進行冬季采暖的應用，但是一般規模都比較小。

根據調研結果，空氣源（水）熱泵在膠東地區的應用已經有幾十年的時間，運行效果相對良好，用戶也比較多，但目前大多數空氣源（水）熱泵機組僅主要是夏季供冷及冬季兩頭季節供熱。冬季純依靠該種類產品還有待進一步市場調研。

3 空氣/空氣熱泵機組在膠東地區的應用與發展

我國的空氣/空氣熱泵自20世紀60年代開始生產與應用。早在1965年，上海冰箱廠研制成功我國第一臺制熱量為3720 W的CKT-3A熱泵型窗式空調器；1966年天津大學與鐵道部四方車輛廠研究所共同合作，進行干線客車的空氣/空氣熱泵試驗。但是，由于能源價格的特殊性，以及一些其他因素的影響，20世紀80年代以前空氣源熱泵空調在我國的應用與發展始終很緩慢，經歷了一段漫長的起步發展的初級階段。

20世紀70年代末，開始在一些賓館客房、計算機房、實驗室、醫院和辦公樓中安裝熱泵型房間空調器作為分散空調用，空氣/空氣熱泵機組迎來了新的發展機遇。到20世紀80年代初，我國大量地引進國外空氣/空氣熱泵技術和先進生產線，空氣/空氣家用熱泵空調器開始較大速度發展。但這一時期的熱泵空調器主要以進口件組裝或仿制國外樣機為主。

從20世紀90年代初開始研究制冷空調設備的變頻能量調節技術，并對電子膨脹閥的調節特性及其應用進行了研究。1995年以后，國內部分企業開始引進日本變頻控制技術和設備，生產變頻調節器。1998年海信和清華大學合作成功地開發出變頻空調器。變頻空調器具有高教、節能和控溫精度高等優點，迅速占有了市場，成為家用空調市場的主導產品[4-5]。

我國空氣/空氣家用熱泵空調器經歷了進口散件組裝——引進國外先進技術——消化吸收與發展的三個發展階段，形成了整體式、分體式和戶式中央空調三大類別家用熱泵空調系列。

近年來，國內暖通空調常用的空氣/空氣熱泵中還有變制冷劑流量（VRV）熱泵空調系統。它采用變制冷劑流量的技術措施，以適應空調負荷的變化，達到節約能源目的，同時還提高了控制質量。VRV熱泵空調系統的品牌產品早期基本上以日企為主，最早于1986年首先用于深圳一些公共建筑空調系統中。20世紀90年代以后，VRV熱泵系統逐漸被人們認識，在住宅空調工程中的應用也愈來愈廣泛。到目前，我國VRV熱泵系統的開發已初見成效，中國市場上常見的VRV熱泵產品很多。三菱重工海爾（青島）空調機有限公司的KX組合式變頻多聯空調系統；海爾的MRV系統；美的的MDV系統；格力的GMV系統，新科的SDV系統；澳克瑪的NRV系統；華凌的CRV系統；三星的DVM系統；LG的MULTIV系統等。

3.1 變頻多聯機空調系統在膠東地區的開始

隨著VRV熱泵空調系統（又稱多聯機空調系統）技術及變頻技術的進一步發展，1999年煙臺毓璜頂醫院成為了最早大規模使用這種機型的用戶之一，之后膠東地區的多個項目也開始采用變頻多聯機系統供冷或供熱，取得了良好的效果。但是由于發展初期多聯機空調系統成本造價較高及設計方案不夠優化，用戶的使用也反響不一，阻礙了其良性發展，在煙臺地區享有聲譽的是日系合資品牌產品，純國產品牌還需努力。

3.2 變頻多聯機空調系統在膠東地區的發展

2010年前后，隨著人們生活水平的提高，以及多聯機成本的下降，多聯機開始逐漸發展起來。傳統冷水機組控制不如多聯機方便，局部使用時耗能較多，而多聯機具有運輸安裝方便，控制靈活多樣，且在部分負荷下運行工況下具有更高能效比的特點，獲得更多業主的青睞。

這一時期多聯機在膠東地區開始大規模應用于各個工程領域，如醫院、酒店、辦公寫字樓、會所、餐飲、店鋪等。僅醫院項目就有煙臺海港醫院、煙臺芝罘區醫院、牟平人民醫院等。

3.3 變頻多聯機空調系統在膠東地區的大規模應用

2010年以后，多聯機空調系統在全國進入快速發展階段，每年增長幅度達到30%左右，市場容量進一步擴大，2014年以及占據空調市場40%的份額，已經遠超其他空調系統。如圖1所示。

同樣這一時期多聯機空調系統在膠東地區的市場規模也進一步擴大，很多大型項目均考慮采用多聯機系統。如煙臺海悅大酒店、煙臺人力資源市場、煙臺飛龍天潤大廈、煙臺海洋成果轉化中心等項目。

由于大量多聯機空調系統工程項目的影響，很多其它項目也開始考慮采用多聯機空調系統，如商場、商鋪、銀行、會所等。

3.4 變頻多聯機空調系統在膠東地區住宅中的應用

隨著生活水平的提高，很多高檔住宅小區為了外立面更美觀，只預留了很少空調機位。而這種情況也恰恰催動了多聯機在住宅的應用。

多聯機的外機容量形式多樣，小容量的外機可以滿足住宅使用，豐富了人們的選擇，另外，多聯機室內機形式多樣，可以隱藏在吊頂內，提升了室內的美觀程度。因此人們不再局限于選用柜掛機，而開始選用家用多聯機系統。多聯機控制靈活，大的項目可以做中央控制系統，小的住宅可以在手機上實現對空調的集中控制。多聯機以其獨特的靈活性，高效性，滿足了人們對空調日益精細化的控制功能，得到了快速的發展。

4 空氣源熱泵的發展前景

2016年8月11日，2016中國熱泵產業聯盟年會暨第五屆亞洲空氣源熱泵論壇在北京開幕，中國節能協會理事長、中國工程院院士江億教授在論壇上指出，空氣源熱泵是實現農村“煤改電”的最佳選擇，除此之外空氣源熱泵機組的推廣還具有以下優勢：

（1）可以消除冬季土暖氣散煤的嚴重污染，顯著緩解霧霾。（2）可以提高農民冬季室內熱舒適，而且經濟負擔低于散煤采暖。（3）可以為虛擬調峰電廠，通過主動式調節實現大范圍電力消峰填谷。（4）可以顯著提高燃煤電廠發電效率，改善目前高效電廠低效運行的狀況。（5）可以消除風電光電上網瓶頸，促進可再生能源電力發展。

5 空氣源熱泵（多聯機空調）在《綠色建筑評價標準》中的體現

在新版《綠色建筑評價標準》（GB/T 50378-2014）中有多個條文涉及到多聯機空調系統，包括節能、節水、室內環境，提高與創新多個類別。多聯機空調系統對綠色建筑的發展具有極大的推動作用。

參考文獻

[1]李素花，代寶民，馬一太.空氣源熱泵的發展及現狀分析[J].制冷技術，2014，34（1），42-47.

[2]張明圣，陳濤，張秀平，鐘瑜，賈磊.國內外空氣源熱泵產品相關標準現狀和進展[J].制冷與空調，2014，（08）.

[3]付百林，吳昊.空氣源熱泵應用原理及發展趨勢[J].建設科技，2007，（06）.

[4]王灃浩，王志華，鄭煜鑫，郝吉波.低溫環境下空氣源熱泵的研究現狀及展望[J].《制冷學報》，2013，34（5）：47-54.

[5]林創輝，歐陽惕，陳華，張學偉.低溫空氣源熱泵技術的應用[J].制冷與空調，2014，（08）.