空氣源熱泵供暖系統的應用研究

沙雨亭

空氣源熱泵供暖系統是近幾年出現的一種復合型供暖系統，與傳統供暖系統不同地是該供暖系統的熱源系統是復合項的，分別由空氣源熱泵和固體直熱鍋爐共同組成。這種新型的供暖系統通常采用一種冗余系統的設計結構，該種特有的系統結構設計使得其不但穩定性有明顯的提升，并且安全性也大大的提升了。兩個熱源同時工作，即使是其中一個熱源出現故障整個系統也不會受到影響。除此之外，該系統還有具有溫度分布均勻、人體熱感覺舒適性好等優勢，基于此類優點該系統被廣大居民用戶所喜愛。但是其在運行之中也難免會有部分問題亟待解決，本文將結合空氣源熱泵供暖系統主要特點以及現階段運行應用情況進行有效分析，借助實際應用案例進行應用性探究，希望本文的結論和建議能夠對我國供暖行業的發展有一定的推進作用。

空氣源熱泵供暖系統與傳統的系統比較存在著明顯的優勢，但是由于該系統是一種新型的系統，所以在安裝的過程中往往會有更多的苛刻條件限制。除此之外，在具體的應用過程中，系統工作過度地依賴空氣源熱泵熱水機組出水溫度的高低，末端的處理方式也有待優化，通常采用最多的就是風機管和低溫地板輻射供暖兩種形式，而對于使用散熱器作為末端設備的系統研究相對較少，除此之外對于該系統在工程實際中應用的許多問題也亟待解決，尤其是其實際應用效果與系統經濟投入、建筑整體結構特點、地區的氣候條件等諸多因素之間的問題，這些問題都需要結合實際應用進行驗證和改進。針對上述情況，對某一村莊進行了現場實際勘測，然后對其基本工作流程和調整方式進行了一系列的探究，主要對該系統的實際應用效果進行了分析研究。

一、空氣源熱泵供暖系統、工作流程以及熱泵簡介

1.空氣源熱泵供暖系統簡介

空氣源熱泵供暖系統采用了多種先進的通信設備采集現場設備運行參數。例如系統中常用的故障數據處理，系統回路中電表設備的電能累積值，其中包含有電流值、電壓值以及整個回路系統中水溫等基本數據的收集。該系統通過借助PLC控制器對整個系統中所有電器設備以及各個儀表實現數字化控制，然后通過先進的數據上傳技術將數據上傳至控制平臺，最終使得整個房間的溫度值都能夠滿足標準要求。

2.工作流程

通常情況下，首先啟動循環泵，使得整個系統的水循環起來，然后經過短暫的時間之后需要對整個系統進行補水操作，之后經過幾分鐘時間，如果室外的溫度大于零下十五攝氏度，那么相應的PLC控制系統就會向熱泵發出信號，緊接著熱泵開啟，但是接到開啟命令之后，熱泵系統會首先進行自動檢測，合格之后才會進行正常工作，熱泵設備的壓縮機全部啟動后，根據系統回水的目標溫度，控制系統決定是否開啟固體直熱鍋爐作為備用熱源投入使用。

3.空氣源熱泵的特點

首先，它具有良好的安全性特點，受基本原理影響，該種熱泵技術并不是采用電熱元件直接加熱，因此相較于傳統的電熱設備，它就沒有電、氣泄漏等造成的安全事故問題。其次，那就是其具有舒適性的特點，空氣熱源泵采用的可再生資源，其可以根據環境的溫度及時地進行水量調整，從而促使整個系統的溫度能夠一直處于微調整狀態，熱量的變化區間就會相對變小，并且變化過程也會相對平滑，因此可以促使環境更加舒適。最后，相對節省資源，據有關數據表明，在熱水量一定的情況下，為了維系水溫穩定，空氣能熱泵只需要傳統泵的四分之一資源消耗，那么整個系統運營就會更加地節省資源。

二、空氣源熱泵供暖系統的應用研究

1.測試對象及供暖系統

測試對象為某市某農村住戶，所選的地區位于我國北方地區，其屬于寒冷地區，一般情況下供暖期大概從前一年十一月下旬至次年三月初，長達三個月左右。此次研究對象建筑類型選取平房，占地面積約為一百七十平方米左右，但實際有效的供暖面積不足九十八平米，建筑的風格以及房間布局及散熱器主要的分布情況大概如下圖所示。該房屋為獨立體，四周主要是由外墻包圍，雖然研究對象為平房，但是在測試之前對房屋已經進行了相應的保溫處理，主要的處理方式和樓房的一致。當然房屋的頂部和底部也都進行了類似于樓房的保溫處理。此次主要對該建筑中的某一個房間進行詳細的研究觀察。

2.溫度測量

采用具有自動記錄功能的記錄儀，對室內外的溫度進行全天候的溫度檢測記錄。當測量室外的溫度時，應盡量將溫度測量儀放置在距離建筑物比較遠的地方，周圍也盡量不要有熱源。防止因為位置選擇不當，而造成測量數據不準確的情況發生。在進行室內溫度測量的時候，通常情況下會將測溫儀放在距離地面一米五左右的高度，并且要保證它與發熱裝置保持一定的有效距離，同時還要避免太陽的直射。在進行試驗的時候，為了確保數據的真實性和科學性，還要在目標體房間設置更多的溫度測量點，具體的可以設置多個高度，例如0.1/1.0/1.5三個地方置放溫度測量裝置，這樣可以更加立體地進行溫度測量，這樣的數據也更能全面地反應屋內的實際溫度。

3. 室內溫度分布

下表為目標房間24小時溫度記錄，通過對各個房間日平均溫度變化情況進行詳細的測量之后。整體可以看出，測試期間室外日平均溫度處于波動狀態，且室外溫度幾乎全天都在5℃以下，有時甚至在-10℃左右，但是室內溫度基本保持恒定，最低室內溫度還保持在18℃以上，有的房間可以達到21℃，這些溫度數據基本符合國家標注規定的供暖要求。

時間位置 室內0.1米高度 室內1.0米高度 室外1.5米高度 室外1 18.6℃ 18.5℃ 18.5℃ -11.6℃2 18.5℃ 18.5℃ 18.5℃ -10.2℃3 19.6℃ 19.5℃ 18.5℃ -10.6℃4 19.6℃ 19.5℃ 19.5℃ -10.5℃5 19.8℃ 19.4℃ 19.5℃ -10.2℃6 19.9℃ 19.8℃ 19.4℃ -9.6℃7 20.6℃ 20.4℃ 20.2℃ -8.2℃8 20.5℃ 20.2℃ 20.8℃ -7.2℃9 21.5℃ 20.8℃ 21.2℃ -5.2℃10 21.6℃ 21.2℃ 21.1℃ -6.2℃

4. 散熱器表面溫度與室內溫度對比，分析系統應用適用性

上述系統中換熱主要是通過對流換熱和輻射換熱方式進行，針對目標房間的數據進行詳細分析可以得知，散熱器表面溫度與室內環境溫度相差較大，室內末端換熱溫差大，大量損耗發生在室內末端。采用空氣源熱泵進行低溫供暖時，如果保證末端散熱器溫度一直趨于35-40℃，室內溫度就能保持在18-19℃，散熱器表面與室內溫差大概在20℃左右，這個數值是小于傳統供暖系統溫差值的，因此該種系統不僅能夠使得房間內溫度始終處于小范圍區間內，而且還能控制整個房間的溫度均勻性，還能有效地節約能源消耗。

三、結語

針對此次空氣源熱泵散熱器供暖系統進行了實際用戶應用測試研究，從測試結果可以看出系統非常穩定，尤其是在室內溫度均勻性保持方面，因此該系統可以大大地提升用戶居住的舒適度，另外，散熱器與室內外的溫度差異與傳統系統相比也有著明顯的節能優勢，空氣源熱泵供暖系統是一種科學、技術先進、節能環保的供暖系統。不僅可提升居民居住環境的舒適性，而且可推動我國供暖行業持續有序發展。