空氣源熱泵應(yīng)用的問題

我國寒冷地區(qū)冬季氣溫較低，而氣候干燥。采暖室外計算溫度基本在-5至-15℃，最冷月平均室外相對濕度基本在45%-65%之間。在這些地區(qū)選用空氣源熱泵，其結(jié)霜現(xiàn)象不太嚴(yán)重。因此說，結(jié)霜問題不是這些地區(qū)冬季使用空氣源熱泵的最大障礙。但卻存在下列一些制約空氣源熱泵在寒冷地區(qū)應(yīng)用的問題。

（1）當(dāng)需要的熱量比較大的時候，空氣源熱泵的制熱量不足。

（2）空氣源熱泵在寒冷地區(qū)應(yīng)用的可靠性差。

（3）在低溫環(huán)境下，空氣源熱泵的能效比（EER）會急速下降。

我國疆域遼闊，其氣候涵蓋了寒、溫、熱帶，按我國《建筑氣候區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50178-93），全國分為7個一級區(qū)和20個二級區(qū)。與此相應(yīng)，空氣源熱泵的設(shè)計與應(yīng)用方式等，各地區(qū)都應(yīng)有不同。

（1）對于夏熱冬冷地區(qū)：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；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。氣溫的日較差較小，年降雨量大，日照偏小。這些地區(qū)的氣候特點非常適合于應(yīng)用空氣源熱泵。

（2）對于云南大部，貴州、四川西南部，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，過去一般建筑物不設(shè)置采暖設(shè)備。但是，近年來隨著現(xiàn)代化建筑的發(fā)展和向小康生活水平邁進，人們對居住和工作建筑環(huán)境要求愈來愈高，因此，這些地區(qū)的現(xiàn)代建筑和高級公寓等建筑也開始設(shè)置采暖系統(tǒng)。因此，在這種氣候條件下，選用空氣源熱泵系統(tǒng)是非常合適的。

（3）傳統(tǒng)的空氣源熱泵機組在室外空氣溫度高于-3℃的情況下，均能安全可靠地運行。因此，空氣源熱泵機組的應(yīng)用范圍早已由長江流域北擴至黃河流域，即已進入氣候區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)的II區(qū)的部分地區(qū)內(nèi)。這些地區(qū)氣候特點是冬季氣溫較低，1月平均氣溫為-10-0℃，但是在采暖期里氣溫高于-3℃的時數(shù)卻占很大的比例，而氣溫低于-3℃的時間多出現(xiàn)在夜間，因此，在這些地區(qū)以白天運行為主的建筑（如辦公樓、商場、銀行等建筑）選用空氣源熱泵，其運行是可行而可靠的。另外這些地區(qū)冬季氣候干燥，最冷月室外相對濕度在45%-65%左右，因此，選用空氣源熱泵其結(jié)霜現(xiàn)象又不太嚴(yán)重。

空氣源熱泵具有如下特點 ：

（1）空氣源熱泵系統(tǒng)冷熱源合一，不需要設(shè)專門的冷凍機房、鍋爐房，機組可任意放置屋頂或地面，不占用建筑的有效使用面積，施工安裝十分簡便。

（2）空氣源熱泵系統(tǒng)無冷卻水系統(tǒng)，無冷卻水消耗，也無冷卻水系統(tǒng)動力消耗。另外，冷卻水污染形成的軍團菌感染的病例已有不少報導(dǎo)，從安全衛(wèi)生的角度，考慮空氣源熱泵也具有明顯的優(yōu)勢。

（3）空氣源熱泵系統(tǒng)由于無需鍋爐、無需相應(yīng)的鍋爐燃料供應(yīng)系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)和煙氣排放系統(tǒng)，系統(tǒng)安全可靠、對環(huán)境無污染。

（4）空氣源熱泵冷（熱）水機組采用模塊化設(shè)計，不必設(shè)置備用機組，運行過程中電腦自動控制，調(diào)節(jié)機組的運行狀態(tài)，使輸出功率與工作環(huán)境相適應(yīng)。

（5）空氣源熱泵的性能會隨室外氣候變化而變化。

（6）在我國北方室外空氣溫度低的地方，由于熱泵冬季供熱量不足，需設(shè)輔助加熱器。

按機組容量大小分為：戶式小型機組、中型機組、大型機組等。

按機組組合形式分為：整體式機組（由一臺或幾臺壓縮機共用一臺水側(cè)換熱器的機組稱為整體式機組）和模塊化機組（由幾個獨立模塊組成的機組，稱為模塊化機組）。

熱泵是一種利用高位能使熱量從低位熱源流向高位熱源的節(jié)能裝置?？諝庾鳛闊岜玫牡臀粺嵩矗≈槐M，用之不竭，處處都有，可以無償?shù)孬@取，而且，空氣源熱泵的安裝和使用都比較方便。 我國的空氣源熱泵（亦稱風(fēng)冷熱泵）的研究、生產(chǎn)、應(yīng)用在20世紀(jì)80年代末才有了較快的發(fā)展。目前的產(chǎn)品有家用熱泵空調(diào)器、商用單元式熱泵空調(diào)機組和熱泵冷熱水機組等。

空氣源熱泵熱水器為一種利用空氣作為低溫?zé)嵩磥碇迫∩顭崴臒岜脽崴?，主要由空氣源熱泵循環(huán)系統(tǒng)和蓄水箱兩部分組成?？諝庠礋岜脽崴骶褪峭ㄟ^消耗部分電能，把空氣中的熱量轉(zhuǎn)移到水中的制取熱水的設(shè)備。近年來，國內(nèi)外都在研究CO₂熱泵熱水器。 文獻 中指出，在蒸發(fā)溫度0℃的條件下，把水從9℃加熱至60℃，CO₂熱泵熱水系統(tǒng)的COP值可達4.3。以周圍空氣為熱源時，全年的運行平均供熱COP值可達到4.0，與傳統(tǒng)的電加熱或者燃煤鍋爐相比，可以節(jié)省75%的能量。

空氣源熱泵的應(yīng)用范圍受到氣候條件的約束。隨著室外溫度的降低，用戶的需熱量不斷增加。當(dāng)室外氣溫很低時，空氣源熱泵的制熱量不能滿足用戶采暖要求。同時，隨著壓縮機壓力比的增加，其COP急劇下降，排氣溫度迅速升高，從而導(dǎo)致壓縮機不能正常運行甚至損壞。國內(nèi)外學(xué)者針對這樣的問題提出了不同的解決方案。本文列出了一些低溫空氣源熱泵的研究成果并做出分析比較。對更好地促進空氣源熱泵技術(shù)的發(fā)展具有積極意義。