孙卫东

文章编号：2095-6835（2016）13-0074-01

摘 要：热泵技术作为节能新技术，其主要是利用低品位热源实现能量转换。空气源热泵所借助的低品位热源为空气，不仅能给调节对象提供冷热量，还能给人们提供生活热水。与常规的空调及热水系统相比，空气源热泵具有明显的环保、节能和高效等优势。分析了空气源热泵的工作原理、优点及推广问题，同时以某实际项目为研究对象，结合相关数据，提出了多种改造方案。通过比较、分析得出，空气源热泵机组的能耗最低，同时拥有良好的环保、节能效益。

关键词：空气源热泵；机组能耗；数据分析；太阳能

中图分类号：TU822+.1 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.13.074

随着社会经济的稳定发展，能源问题受到了人们的广泛关注，特别是近些年，在经济全球化进程中，各国对能源的依赖性逐步增强，而大部分能源属于不可再生能源，因此，能源紧缺日渐凸显。同时，在经济发展与能源消耗的过程中，全球变暖问题随之出现，能源枯竭、环境污染等问题制约着社会经济的发展。在此情况下，为了实现可持续发展的目标，世界各国开始重新审视自身的发展，各国学者也纷纷研究关于能源消耗、能源节约、环境保护等内容。本文探讨了新型能源技术，即热泵技术，分析了其机组的能耗问题，旨在借助空气源热泵机组促进能源节约、环境保护与经济发展等目标的实现。

1 项目概况

空气源热泵的优点十分显著，通过理论研究与实践探索得出，其应用范围不断扩展。当前，空气源热能机组的研究重点为其在低温条件下的应用。本文以东北某项目为研究对象，利用先进的测量仪器对空调建筑的相关参数进行测量，同时观察机组在冬季的运行情况。

我国属于大陆性季风气候，但由于幅员辽阔、地形复杂，且受不同的纬度及地势的影响，气候各异。我国东北部属于寒冷与严寒地区，四季分明，昼夜温差较为明显；夏季炎热，降水量较大，春季干旱多风，秋季气温适宜，冬季寒冷，降水量较少。东北地区冬季供暖时间较长。其中，12月至次年2月，平均气温均在0 ℃以下。为了充分发挥空气源热泵的作用，应关注其在冬季运行的条件，特别是室外换热器表面易结霜的问题。根据我国冬季结霜的情况，可以将结霜区划分为四类，分别为低温结霜区、轻霜区、一般结霜区和重霜区。东北地区冬季属于低温结霜区与重霜区。

本文以东北某商业中心地带的办公写字楼为研究对象，其中央空调冷热源为空气源热泵冷热水机组。该机组放置于露天屋顶，同时在屋顶加盖了轻质结构的房间，主要用于放置循环水泵、集分水器、冬季热交换器和膨胀水箱等。

2 数据分析

本文对空气源热泵机组夏季制冷和冬季制暖的运行情况均进行了观察，统计了室内的温度、湿度、气流速度等参数。在夏季，温度为24～25 ℃，湿度为60%～65%，气流速小于或等于0.1 m/s。结合空调设计规范可知，三项调节参数均符合要求。在冬季，温度为18～19 ℃，湿度为26%～30%.此时的数据未能满足空调设计规范要求。同时，在运行过程中，室外换热器出现了结霜问题。

上述数据表明，空气源热泵在夏季具有良好的适用性，但在冬季，其运行效果较差，不能满足室内温度、湿度和舒适性的要求。造成这种情况的主要原因是在冬季，机组需要反复除霜，难以持续供暖，同时，其热效率较低。

3 改造方法

通过理论研究与实践调查可知，空气源热泵受地域条件的影响，特别是在冷湿气候下，其工作效果欠佳。这一情况制约了空气源热泵的推广与发展。为了有效解决空气源热泵难以适应低温工作环境的问题，国内外学者积极研究，提出了一系列解决方案，具体有增设辅助热源、双级耦合热泵系统等。当前，我国主要采用的方法为加装辅助电加热器，以此解决低温环境下系统制热量不足的问题。该方法满足了对现有设备的改造需求。在室外气温相对较低的情况下，空气源热泵制冷效果较差。此时，利用辅助电加热装置可以保证空气源热泵的出水温度，进而使空调房间的温度达到设计标准。但在实际应用过程中，部分地区室外气温低的天数较少，空气源热泵效率低的时间较短，因此，辅助电加热器常处于备用状态。该情况加大了投资成本。为了进一步提高空气源热泵机组的经济性，新的空气源热泵研究工作受到了广泛的关注。通过对现有空气源热泵系统的改造，可以提高其热效率，使其在室外低温环境下的运行具有更好的安全性和经济性，从而使机组的节能减排效果更加显著。

通过对项目及相关数据的分析，为了满足项目的实际需求，使空气源热泵适应寒冷地区的使用特点，我们提出了两种解决方案，即利用水源-空气源热泵复合系统和太阳能辅助空气源热泵系统，旨在借助两种自然资源进一步提高空气源热泵的经济性。

水源热泵的低温介质与供热来源均为水。此时的水源主要为地表水，比如河流、地下水、工业废水等。在夏季，空调机组由水来冷却，带走其排放的热量；在冬季，热泵机组从水中吸热，并将热量传输到室内供热。水源热泵系统作为空调系统，具有高效性、安全性、稳定性、可靠性等特点，同时其节能、环保等优势也较为显著。水源-空气源热泵复合系统是由压缩机、蒸发器、热力膨胀阀、电磁阀等构成的，改造后的系统除霜时间短，除霜和供热效果好，机组运行的稳定性和经济性均有所提升。

太阳能作为清洁能源，其最为明显的特点为环保、可再生和品位低。太阳能热水系统作为经济、绿色系统，将其与空气源热泵系统相结合，利于二者优势的充分发挥。太阳能辅助空气源热泵系统主要是由两部分构成的，分别为太阳能集热和蓄热部分、太阳能辅助空气源热泵部分。改造后的系统集热效率高、经济性显著，因此，适宜广泛应用与推广。

4 总结

综上所述，随着能源危机、环境污染等问题的日渐凸显，节能与环保受到了人们的广泛关注。本文探讨了空气源热泵机组的能耗，介绍了其工作原理及优势。为了解决其推广问题，结合相关项目，提出了改造方案。相信，通过技术创新，空气源热泵的应用成效将更加显著。

参考文献

[1]王建民.基于北京地区的空气源热泵能耗分析及节能改造[D].天津：天津大学，2012.

[2]李秋生.住宅用水源热泵中央空调机组动态特性研究及能耗分析[D].天津：天津大学，2014.

[3]周晋，李树林，李夏莉.空气源热泵机组供暖季节的能耗分析[J].制冷空调与电力机械，2013（03）.

〔编辑：刘晓芳〕