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空气源热泵供暖技术及应用实践研究郭琨

发表时间：2020/7/15 来源：《基层建设》2020年第7期作者：郭琨

[导读] 摘要：空气源热泵供暖技术的科学应用，对于我国能源节约型社会建设以及城市供暖问题解决具有重要意义。

        西安西科节能技术服务有限公司陕西省西安市 710109
        摘要：空气源热泵供暖技术的科学应用，对于我国能源节约型社会建设以及城市供暖问题解决具有重要意义。本文首先对空气源热泵供暖系统构成及主要特点作出简要阐述，然后对空气源热泵供暖技术原理以及实践应用策略展开分析，希望可以对业内起到一定参考作用。
        关键词：空气源；热泵；供暖技术；应用策略
        能源既是推动社会可持续发展的重要支撑，同时也是社会生产生活活动有序开展的基本保证。在长期粗放式经济发展模式下，我国能源依赖问题、能源匮乏问题逐渐凸显，这会对社会经济未来可持续发展产生限制作用，供暖是能源消耗大户，利用空气源热泵供暖技术可以有效控制建筑供暖能耗，提升能源利用效率。
        一、空气源热泵供暖系统概述
        （一）系统构成
        空气源热泵技术主要指的是一种在逆卡诺循环原理基础上构建的环保、节能制热技术，此技术利用空气可以得到低温热源，在系统高效集热整合后，可以形成高温热源，完成热水供应工作与供暖工作。热泵供暖系统主要指的是以热泵为主要热源的供暖系统，空气源热泵在应用过程中，可以作为分散供暖热源使用，也可以作为集中供暖热源使用，现阶段，热泵供暖末端设备主要可利用风机盘管供暖、地板辐射供暖以及散热器供暖等[1]。
        （二）主要特点
        空气源热泵供暖系统主要特点为：（1）安全性高。和煤电取暖、燃气取暖相比，空气源热泵在运行过程中不会产生爆炸危险事故、火灾危险事故。（2）高效节能。和燃气取暖、燃煤采暖、太阳能采暖相比，其具有高效节能特点。（3）寿命长。通过实施科学管理措施，可以让空气源热泵供暖系统长时间使用，一般情况，其寿命可以达到15年。（4）容易推广。和太阳光伏、风能技术相比，其技术要求、条件要求相对较低，可以进行大规模推广[2]。
        二、空气源热泵供暖技术及应用实践策略
        （一）技术原理
        1.空气——空气热泵
        空气——空气热泵系统较为常见，其主要可以划分为单元式热泵、VRV多联机热泵两种主要类型。此种热泵系统具有运行效率高、性能稳定特点，无论是在住宅建筑，还是在商业建筑中，均具有较高的应用价值。在系统实践应用中，此系统使用智能换向阀，可以让内部自动切换目标得以实现，保证空调器服务范围可以对充分冷量、热量进行制取，与此同时，系统中包含两个换热盘管，可以在冷凝器、蒸发器中进行使用。在制热循环工作中，需要对空气进行加热，让其流向冷凝器，室外空气会流经蒸发器。技术原理如图1所示。

        图 1 空气——空气热泵
        以空气源热泵热风供暖系统为例，在蒸发器上，可选择使用太阳能集热器，整体构建膨胀热泵供暖系统，利用空气源、太阳能可以获取能量，形成整体供暖模式。在系统运行过程中，直膨供暖作用可以得到充分发挥，降低热能传输中的额外损耗与电能损耗。
        2.空气——水热泵
        空气水热泵主要包含户式热泵机组、空气源——水热泵机组两种类型，此种热泵系统可以压缩工质合格水，利用换热器完成热交换工作，以将重组热水提供给室内供暖。在寒冷冬季，使用热循环工作模式，通过将热水循环提供给空调，可以让供暖效果得到保证[3]。
        3.空气——地板辐射热泵
        空气——地板辐射热泵机组制热介质是压缩工质，在制热工作中，可以利用压缩蒸汽为主要热源，使用地板辐射能量，可以完成室内供暖工作。室内换热器在工作过程中，主要使用盘管表冷气、地板辐射换热器并联运行模式，让冬夏切换得以实现。技术原理如图2所示。

        图 2 空气——地板辐射热泵
        以空气源热泵低温热水地板辐射供暖系统为例，在应用过程中，此系统采用了闭式冷却塔与空气源热泵机组，具有稳定性强、运行效率高的特点，在实践应用中，以空气为低温热源，空气热泵机组可以对空气热量予以吸收，制取出20℃到40℃温水，并提供室内水环路，让供暖效果得到保证。
        以空气源热泵直凝地板辐射供暖系统为例，在技术原理方面，首先，压缩机中会流入制冷剂，以形成高压、高温蒸汽；其次，在进入地盘管后，在冷凝作用下会有热量释放，然后可以节流降压处理高温高压制冷剂液体，让其转化为低压、低温液体，在流向蒸发器后，可以对低温热能进行吸收，形成低压、低温蒸汽；最后可以流入压缩机，以形成可持续供暖模式。此种供暖模式本身具有节能环保、安全性高、舒适性高、系统灵活的特点。
        （二）实践策略
        1.科学拟定技术方案
        在空气源热泵供暖技术应用过程中，科学拟定技术方案是首要工作，利用此方案，可以让地区综合供暖能力得以提升，保证技术应用效果。首先，相关单位应保证空气源热泵供暖技术方案与地方工作需求具有高度结合性，如在我国北方地区中，其冬季供暖区域较为庞大，供暖影响因素相对较多，对此，在使用空气源热泵供暖技术时，就应对区域特殊情况进行分析，考量其严寒程度，把控技术方案实施细则；其次，相关单位在方案拟定过程中，应高度重视动态影响因素，具体包含季节特殊情况、天气极端情况等，避免出现方案疏忽现象。
        2.全面分析供暖区域
        空气源热泵可以在少量电能应用下，对空气中低温热能予以吸收，利用压缩机，可以将其压缩为高温热能，并传输热能到水箱，对水箱水进行加热，以提供供暖热水。值得注意的是，在具体应用过程中，系统应用效果会受到环境温度的影响，通常情况下，如果最低温度在-10℃以上区域，此系统可以取得良好应用效果。对此，在系统应用过程中，相关单位应对供暖区域气候环境、温度情况进行全面分析，保证系统优势充分发挥[4]。
        3.有效完善设备体系
        有效完善设备体系可以为空气源热泵供暖技术功能发挥提供保证，可以为后续工作顺利开展提供支持。首先，相关单位应科学选择空气源热泵供暖设备，应对设备应用质量以及应用效率进行重点分析，并保证设备自身具有较好承载能力，以利用此类设备创造价值，避免运行过程中产生设备隐患；其次，在完善设备体系时，需要分析设备对工作效果造成的影响，现阶段，我国空气源热泵供暖难度持续提升，对此，相关单位应做好设备搭配工作，保证设备综合应用能力，巩固设备综合应用效果；最后，相关单位应对设备应用体系细节进行完善处理，需要与相关设备厂家构建良好合作关系，提升细节完善水平。
        4.合理优化末端设计
        相关单位在选择末端设备过程中，需要对生活习惯、房间功能、运行方式进行全面考量，需要从经济性、舒适性角度对住户风机盘管供暖、地板辐射供暖、散热器供暖形式进行科学选择。如果为既有建筑，在对地板辐射供暖进行增设时，需要尽可能利用干式地板供暖方法，并对家具摆放遮挡、局部地暖进行分析。在地面饰面层方面，可以对热阻较小材料进行使用，并使用理石饰面保证整体散热效果。与此同时，应保证各个环路长度具有基本一致性特点，可以对调节阀门、环路关断阀门进行加设[5]。
        （三）行业发展现状及发展趋势
        现阶段，我国空气源热泵行业发展现状可以归纳为：（1）产业链条完备。如水箱、换热器、控制器、阀件、水泵均具有专业供应商。（2）发展方向明确。《中国制造2025-能源装备实施方案》的制定为我国空气源热泵行业未来发展指出方向。在“后煤改电”时代中，热泵采暖、热泵热水、热泵烘干市场潜力将会得到释放，随着法律法规的持续完善与行业的联动发展，空气源热泵行业在未来会取得快速发展，行业规模会持续扩大。
        结束语：
        综上所述，空气源热泵供暖系统具有安全性高、高效节能、寿命长、容易推广的特点，相关单位在全面了解空气——空气热泵、空气——水热泵、空气——地板辐射热泵技术原理的基础上，通过科学拟定技术方案、全面分析供暖区域、有效完善设备体系以及合理优化末端设计的主要策略，可以让空气源热泵供暖技术得到有效应用，以保证系统运行效果、区域供暖效果，为绿色能源事业未来发展做出贡献。
        参考文献：
        [1]沙雨亭.空气源热泵集中供暖系统调试技术探讨[J].工程质量,2019,37(01):73-77.