[科普中国]-空气源热泵

简介

热泵是一种利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的节能装置。空气作为热泵的低位热源，取之不尽，用之不竭，处处都有，可以无偿地获取，而且，空气源热泵的安装和使用都比较方便。1我国的空气源热泵（亦称风冷热泵）的研究、生产、应用在20世纪80年代末才有了较快的发展。目前的产品有家用热泵空调器、商用单元式热泵空调机组和热泵冷热水机组等。2

分类按机组容量大小分为：户式小型机组、中型机组、大型机组等。

按机组组合形式分为：整体式机组（由一台或几台压缩机共用一台水侧换热器的机组称为整体式机组）和模块化机组（由几个独立模块组成的机组，称为模块化机组）。2

空气源热泵的特点空气源热泵具有如下特点2：

（1）空气源热泵系统冷热源合一，不需要设专门的冷冻机房、锅炉房，机组可任意放置屋顶或地面，不占用建筑的有效使用面积，施工安装十分简便。

（2）空气源热泵系统无冷却水系统，无冷却水消耗，也无冷却水系统动力消耗。另外，冷却水污染形成的军团菌感染的病例已有不少报导，从安全卫生的角度，考虑空气源热泵也具有明显的优势。

（3）空气源热泵系统由于无需锅炉、无需相应的锅炉燃料供应系统、除尘系统和烟气排放系统，系统安全可靠、对环境无污染。

（4）空气源热泵冷（热）水机组采用模块化设计，不必设置备用机组，运行过程中电脑自动控制，调节机组的运行状态，使输出功率与工作环境相适应。

（5）空气源热泵的性能会随室外气候变化而变化。

（6）在我国北方室外空气温度低的地方，由于热泵冬季供热量不足，需设辅助加热器。

空气源热泵在我国应用的适应性我国疆域辽阔，其气候涵盖了寒、温、热带，按我国《建筑气候区划标准》（GB 50178-93），全国分为7个一级区和20个二级区。与此相应，空气源热泵的设计与应用方式等，各地区都应有不同。1

（1）对于夏热冬冷地区：夏热冬冷地区的气候特征是夏季闷热，7月份平均地区气温25-30℃，年日平均气温大于25℃的日数为40-100天；冬季湿冷，1月平均气温0-10℃，年平均气温小于5℃的日数为0-90天。气温的日较差较小，年降雨量大，日照偏小。这些地区的气候特点非常适合于应用空气源热泵。

（2）对于云南大部，贵州、四川西南部，西藏南部一小部分地区：这些地区1月平均气温1-13℃，年日平均气温小于5℃的日数0-90天。在这样的气候条件下，过去一般建筑物不设置采暖设备。但是，近年来随着现代化建筑的发展和向小康生活水平迈进，人们对居住和工作建筑环境要求愈来愈高，因此，这些地区的现代建筑和高级公寓等建筑也开始设置采暖系统。因此，在这种气候条件下，选用空气源热泵系统是非常合适的。

（3）传统的空气源热泵机组在室外空气温度高于-3℃的情况下，均能安全可靠地运行。因此，空气源热泵机组的应用范围早已由长江流域北扩至黄河流域，即已进入气候区划标准的II区的部分地区内。这些地区气候特点是冬季气温较低，1月平均气温为-10-0℃，但是在采暖期里气温高于-3℃的时数却占很大的比例，而气温低于-3℃的时间多出现在夜间，因此，在这些地区以白天运行为主的建筑（如办公楼、商场、银行等建筑）选用空气源热泵，其运行是可行而可靠的。另外这些地区冬季气候干燥，最冷月室外相对湿度在45%-65%左右，因此，选用空气源热泵其结霜现象又不太严重。

空气源热泵在寒冷地区应用的问题我国寒冷地区冬季气温较低，而气候干燥。采暖室外计算温度基本在-5至-15℃，最冷月平均室外相对湿度基本在45%-65%之间。在这些地区选用空气源热泵，其结霜现象不太严重。因此说，结霜问题不是这些地区冬季使用空气源热泵的最大障碍。但却存在下列一些制约空气源热泵在寒冷地区应用的问题。1

（1）当需要的热量比较大的时候，空气源热泵的制热量不足。

（2）空气源热泵在寒冷地区应用的可靠性差。

（3）在低温环境下，空气源热泵的能效比（EER）会急速下降。

空气源热泵热水器空气源热泵热水器为一种利用空气作为低温热源来制取生活热水的热泵热水器，主要由空气源热泵循环系统和蓄水箱两部分组成。空气源热泵热水器就是通过消耗部分电能，把空气中的热量转移到水中的制取热水的设备。近年来，国内外都在研究CO2热泵热水器。1文献3中指出，在蒸发温度0℃的条件下，把水从9℃加热至60℃，CO2热泵热水系统的COP值可达4.3。以周围空气为热源时，全年的运行平均供热COP值可达到4.0，与传统的电加热或者燃煤锅炉相比，可以节省75%的能量。