空气源热泵供暖技术分析

2021-12-01

科学与信息化 2021年4期

济南能源工程集团有限公司山东济南 250000

随着我国经济的快速发展，加上国家政策的引导，热泵技术成为供暖的主力技术，它包括地热源与空气源热泵两种，该技术可以有效地为居民生活提供热水与供暖。其中，空气源热泵供暖技术推广力度大，应用范围广，成为当前采暖的主要技术。该技术在寒冷地区应用十分具有优势，效果好，如我国东三省、内蒙、新疆等地，越来越多采用该技术采暖的成功案例不断涌现，奠定了该技术在全国范围推广的基础，未来，该技术的发展有望打破区域划分的限制，实现全国范围内的全面推广。

1 空气源热泵供暖系统的组成

空气源热泵供暖系统是新时代发展的一项全新的环保型采暖技术，该技术依据逆卡诺循环原理，制热过程能实现对资源的有效节约，实现节能环保的整体目标。其制热流程为利用空气获取能源，通过热泵系统，在系统的作用下产生高温能源，从而实现居民的采暖和热水供应。采用热泵提供热量的主来源，且该系统能够产生热源分散的效果，增加供暖的规模，为居民集中供暖。目前，空气源热泵供暖效果显著，应用广泛，供暖手段成熟，且还可利用散热器、地板辐射供暖等形式为居民供暖，形式多样，深受人们的喜爱[1]。

2 空气源热泵末端设备与热媒温度

（1）末端设备。根据空气源热泵末端设备的特点、供热能效比、供应热水温度、供热技术、供热成本等因素综合考虑，末端设备选用低温散热设备，一般选择时，结合居民自身的需求，可以考虑选择地板辐射、散热器、风机盘管供暖等设备。散热设备差异大，需要综合其优缺点进行选择，以供热的舒适性与成本为选择原则。其中，地板辐射供暖方式的优点是不占房间面积，供热形式稳定，可以提升人体的实感温度，隔离噪音，房间家具的摆放不受影响，也不影响房间的美观。其缺点是结构复杂，不利于层高较低的房间使用，且若发生二次装修，其受破坏的程度高，不易修复，该方式还具有检修不方便，房间升温耗时长等。散热器的安装简便，维护方便，管路少，房间升温耗时短，温度灵活可控，但是占房间面积较多，供水温度高，且若没有与房间的设计融合会带来不美观的效果。风机盘管供暖调节方便，升温耗时短，投资少，安装方便，可置于房间顶部或地面均可，但其利用率差，噪音大是其缺点。

（2）热媒温度。空气源热泵供暖设备供应的热水温度与能效之间呈负相关，其热水温度越低，能效比高，反之则能效比低。在空气源热泵的最佳工作状态下，其可为使用者提供的温度约50℃以下，若供热温度高于75℃，则能效比下降，能源消耗量增大，导致供热成本上升，供暖效果不佳。

3 空气源热泵供暖末端设计与系统运行

（1）末端设计。空气源热泵供暖优点较多，但其缺点也很明显，如其供暖效率易受环境温度的影响，因此，其进行末端设计时需要综合考虑各种影响因素，避免各种影响因素对供热效能的影响。根据地区、气候与实际供暖需求，选择适当的供暖设备。供暖温度的计算根据南北方的气候差异，依据我国供暖设计规范标准，加上对新建住宅与旧住宅的实际分析，我国多数北方寒冷地区将温度控制在18℃至24℃，我国中部冬冷夏热地区温度控制可稍低于寒冷地区2℃。针对旧建筑增加供暖装置的情况，需要综合考虑居住者的实际需求，并结合房间的结构与使用情况增设设备。若旧建筑采用地板辐射供暖设备，需要测量房屋的实际承载力，选择干式地板辐射供暖方式。另外，综合房间装修设计风格，家具摆放进行整体考虑，选择适当的供暖方式。供暖热负荷的计算还需要考虑房间之间的传热散失，一般地板辐射方式供暖楼层之间的热传导损失量为约20%，且其进行地面装饰材料的选择时，需要考虑热阻较少的材料，如大理石，散热效果佳。地面热管的排布方式应均匀，各管路的长度尽可能一致，环路之间加设阀门，使用直列式排布方式改善外墙或外窗的冷辐射。风机盘管采暖可适当降低供暖水温，采用立式靠外窗安装，并考虑设备运行的噪音量与空气对流对供热效果的影响。分户供力供暖仅需在房屋内墙布置散热器，不必考虑外墙的布置。空气源热泵供暖加热水供应，则需要分设热水管道，不可与供暖管道混用。短距离的热媒输送，有利于降低输送过程管道中的热损失，降低管道成本投入。

（2）系统运行。在集中供暖前期与后期，将散热器的水温度控制为40℃，地板辐射供暖水温度控制为30℃即可。日平均气温低于-10℃的寒冷地区，供热期长，一般为5个月至半年，供暖设施连续运行，其供热负荷为预设的二分之一。在系统运行期间，外界环境温度对系统能效比影响较大，因此，其能效比设计为供暖期的平均值，我国北方最寒冷季节，应用其他热源调节空气源热泵供暖热负荷峰值，确保系统运行的经济效益最佳。

4 供暖区域分析

采用空气源热泵供暖系统在我国东北地区运行，应用其供暖效果显著，供暖各项指标符合标准相关规定，运用效果可以推广至我国北方诸省。我国北方地区多采用传统煤炭供暖的方式，一旦到供暖期，各供暖城市会出现雾霾现象，雾霾的产生与煤炭燃烧后形成的空气悬浮颗粒物无法有效扩散有关，它严重影响了人们的出行，危害人们的身体健康，若在我国北方大部分地区采用空气源热泵供暖系统，则可实现供暖环保性、系统性、有效节约煤炭资源，确保实现资源的可持续发展目标。