空氣源熱泵供暖在嚴(yán)寒地區(qū)冬季運(yùn)行可行性分析

馬振永

摘要：國(guó)以民為本，民以國(guó)為家?！懊裆弊鳛楝F(xiàn)代化中國(guó)的大課題，最直接的影響公民的切身利益。空氣源熱泵是否能在嚴(yán)寒地區(qū)低溫環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，關(guān)乎民生。它的作用不僅僅是要響應(yīng)國(guó)家節(jié)能政策，還要保障冬季運(yùn)行的穩(wěn)定性?？此蒲院?jiǎn)意賅的準(zhǔn)則，實(shí)則需要大量反復(fù)的理論探討、實(shí)驗(yàn)研究，我們的目標(biāo)只有一個(gè)：準(zhǔn)確掌握空氣源熱泵供暖在嚴(yán)寒地區(qū)冬季運(yùn)行的可行性。一切有利于社會(huì)的數(shù)據(jù)，都值得我們?yōu)橹冻霾恍傅呐Α?/p>

關(guān)鍵詞：空氣源熱泵;供暖原理及特點(diǎn);可行性

1引言

空氣源熱泵供暖是一種清潔的供暖方式，且在嚴(yán)寒地區(qū)的實(shí)際運(yùn)行具有很好的前景，但空氣源熱泵實(shí)施供暖過(guò)程中并不是完美，室外蒸發(fā)器結(jié)霜、熱泵性能較低等問(wèn)題都必須給予重視。基于此，對(duì)其在嚴(yán)寒地區(qū)的實(shí)際供暖可行性進(jìn)行分析。對(duì)供暖主體構(gòu)造、性能、運(yùn)行原理略有疏忽，都會(huì)影響我們對(duì)空氣源熱泵的可行性分析的準(zhǔn)確性，所以全面了解空氣源熱泵及其工作環(huán)境，判斷兩者配合發(fā)揮的熱效能及持續(xù)性等等，才能綜合評(píng)價(jià)出可行性。

2了解空氣源熱泵

2.1空氣源熱泵的文字概念

空氣源熱泵是一種將熱能從低位轉(zhuǎn)換成高位的節(jié)能裝置。熱泵就是把不能直接利用的能量利用起來(lái)，從而達(dá)到節(jié)約能量的目的。

2.2空氣源熱泵分類

我國(guó)的空氣源熱泵的研究及應(yīng)用在上個(gè)世紀(jì)80年代末就有了較快的發(fā)展。目前的產(chǎn)品有很多不同類別的劃分。

按機(jī)組容量劃分：小型、中型、大型。

按機(jī)組組合形式劃分：整體式和模塊化式。

3空氣源熱泵供暖原理及特點(diǎn)

3.1空氣源熱泵供暖原理

空氣源熱泵供暖系統(tǒng)主要南水箱（含換熱盤管）、蒸發(fā)器、地暖及水泵等組成。蒸發(fā)器吸收空氣中的經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后的低位熱能，經(jīng)過(guò)加熱、循環(huán)泵進(jìn)入地暖散熱，達(dá)到供暖的目的。整個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由電磁流量計(jì)、采集儀、數(shù)據(jù)傳感器組成。所有溫度采用PT100鉑電阻溫度傳感器測(cè)量，A級(jí)精度;壓力傳感器精度0.5% FS，壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)和水泵耗功南功率傳感器測(cè)量，其精度為0.5級(jí);電磁流量計(jì)測(cè)量循環(huán)水流量，其精度為±0.5%;數(shù)據(jù)采集周期為30s。

3.2空氣源熱泵供暖特點(diǎn)

（1）空氣源熱泵系統(tǒng)冷熱源合并，不用特別設(shè)置鍋爐房和冷凍機(jī)房，機(jī)組隨意放置，不占用有效建筑使用面積，安裝施工十分便捷。（2）空氣源熱泵系統(tǒng)沒(méi)有冷卻水這部分動(dòng)力消耗環(huán)節(jié)，冷卻水消耗環(huán)節(jié)帶來(lái)的污染導(dǎo)致細(xì)菌感染的病例已屢見(jiàn)不止，從全面健康角度，空氣源熱泵也有明顯的優(yōu)勢(shì)。（3）空氣源熱泵系統(tǒng)不需要傳統(tǒng)燃煤設(shè)施那種龐大的機(jī)器本體及供應(yīng)燃料輸送、除塵機(jī)器和排放煙氣及燃料殘?jiān)到y(tǒng)，總體設(shè)計(jì)便捷、系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、對(duì)環(huán)境沒(méi)有破壞影響。（4）空氣源熱泵采用模塊化機(jī)組設(shè)計(jì)，無(wú)需考慮備用設(shè)備，使用過(guò)程中電腦主動(dòng)控制，調(diào)節(jié)機(jī)器的運(yùn)行及使用狀態(tài)，便于工作環(huán)境與輸出功率相匹配。（5）空氣源熱泵的供暖熱效能受外界氣候直接影響。（6）在我國(guó)北方冬季低溫的情況下，南于空氣源熱泵冬季集中大量供熱量不足，建議增設(shè)輔助加熱器。

4空氣源熱泵可行性分析

4.1空氣源熱泵的溫度適應(yīng)性

我國(guó)地域遼闊，氣候帶分為寒、溫、熱帶，按我國(guó)《建筑氣候區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)》（ GB 50178-93），全國(guó)分為20個(gè)二級(jí)區(qū)和7個(gè)一級(jí)區(qū)。所以，在運(yùn)用空氣源熱泵的過(guò)程中設(shè)計(jì)與應(yīng)用方式都要因地制宜。

（1）對(duì)于夏熱冬冷地區(qū)：冬季濕冷，1月平均氣溫0-10℃，年平均氣溫小于5℃的日數(shù)為0-90天;夏熱冬冷地區(qū)的氣候特征是夏季悶熱，7月份平均地區(qū)氣溫25-30℃，年日平均氣溫大于25℃的日數(shù)為40-100天;氣溫的日較差較小，年降雨量大，日照偏小。這些地區(qū)的氣候特點(diǎn)非常適合于應(yīng)用空氣源熱泵。（2）對(duì)于云南大部，四川西南部、貴州，西藏南部一小部分地區(qū)：這些地區(qū)1月平均氣溫1-13℃，年日平均氣溫小于5℃的日數(shù)0-90天。在這樣的氣候條件下，過(guò)去相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間建筑物在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就不考慮采暖設(shè)備的運(yùn)用。但是，近年來(lái)隨著現(xiàn)代化生活水平的提高和建筑水平的提升，人們對(duì)居住和℃作建筑環(huán)境要求也日益提高，因此，這些地區(qū)的公寓等建筑也開(kāi)始因地制宜的設(shè)置采暖系統(tǒng)。在這種氣候條件下，選用空氣源熱泵系統(tǒng)是最合適不過(guò)的。（3）傳統(tǒng)的空氣源熱泵機(jī)組在室外空氣溫度高于一3℃的情況下，均能可靠安全地運(yùn)行。所以，空氣源熱泵機(jī)組的應(yīng)用范圍便順勢(shì)南南向北開(kāi)始擴(kuò)展，即已進(jìn)入氣候區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)的II區(qū)的部分地區(qū)內(nèi)。這些地區(qū)氣候特點(diǎn)是冬季氣溫較低，1月平均氣溫為-lO-OoC，但是在采暖期里氣溫高于一3℃的時(shí)數(shù)卻占很大的比例，而氣溫低于-3℃的時(shí)間多出現(xiàn)在夜間，因此，在這些地區(qū)以白天運(yùn)行為主的建筑（如銀行、辦公樓、商場(chǎng)等建筑）選用空氣源熱泵供暖，其運(yùn)行的可行性是可靠的。另外這些地區(qū)冬季氣候干燥，最冷室外相對(duì)濕度在45%-65%左右，因此，選用空氣源熱泵其結(jié)霜現(xiàn)象不太嚴(yán)重的情況下也是可行的。

4.2空氣源熱泵的可行性

由于空氣源熱泵能夠在寒冷地區(qū)低溫環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，因而應(yīng)用于供暖具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。但空氣源熱泵的運(yùn)行性能受氣候條件和運(yùn)行參數(shù)的影響較大。除此之外，也會(huì)受以下因素限制：（1）當(dāng)需要的集中熱量較大的時(shí)候，空氣源熱泵的制熱效率會(huì)受限。（2）空氣源熱泵在寒冷地區(qū)應(yīng)用的穩(wěn)定性一般。（3）在低溫環(huán)境下，空氣源熱泵的能效比緩慢下降。

目前，我國(guó)北方冬季供暖時(shí)間較長(zhǎng)，且供暖特點(diǎn)為集中量大。為相應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的政策，北方供暖已經(jīng)南原來(lái)的燃煤供暖逐漸替換成電供暖，小網(wǎng)供暖合并成大網(wǎng)，空氣源熱泵在北方是有自己廣闊的市場(chǎng)，只是因地制宜這張牌要想在北方打的響亮，我們需要對(duì)空氣源熱泵給予更加靈活的運(yùn)用，或者是再次嚴(yán)謹(jǐn)論證的科研。

5結(jié)束語(yǔ)

任何順勢(shì)產(chǎn)生的設(shè)備都有自己的優(yōu)勢(shì)與不足，其可行性的存在會(huì)對(duì)這個(gè)時(shí)代的民生產(chǎn)生巨大的影響，空氣源熱泵供暖在非嚴(yán)寒地區(qū)供暖的成熟性給予我們很大的鼓舞，讓我們堅(jiān)信機(jī)器在嚴(yán)寒地區(qū)運(yùn)行的可行性探討是有價(jià)值的，因?yàn)檫@種不足的局限不僅僅來(lái)源于機(jī)器本身，而更多的是機(jī)器與氣候兩者之間的融合。嚴(yán)寒地區(qū)在運(yùn)用空氣源熱泵供暖要一分為二，取之所長(zhǎng)，補(bǔ)之所短，讓任何一種順勢(shì)而生的機(jī)器大放異彩。

參考文獻(xiàn)

[1]王曉婷，唐汝寧，賀兵.太陽(yáng)能聯(lián)合空氣源熱泵供暖系統(tǒng)在嚴(yán)寒地區(qū)的設(shè)計(jì)應(yīng)用[J].建筑節(jié)能，2018，46（ 09）：126-130.

[2]金洪文，孫妍，馬拮，等.超低溫空氣源熱泵在嚴(yán)寒地區(qū)供暖應(yīng)用研究[J].哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017，33（06）：728-731+743.