空氣源熱泵在北方的應(yīng)用探究

■胡文青 ■山西文龍煤礦工程設(shè)計(jì)有限公司，山西 太原 030024

1 空氣能熱泵在整體北方采暖市場(chǎng)的發(fā)展變化

北方地區(qū)，冬天的天氣低溫寒冷已經(jīng)是普遍現(xiàn)象。一到了秋天，就會(huì)看到很多關(guān)于“由夏入冬”或是“一日入冬”方面的相關(guān)報(bào)道，從歷年新聞報(bào)導(dǎo)上，我們可以明顯的看出，北方的天氣有個(gè)非常重要的特點(diǎn)就是:低溫。

雖然天氣看起來比較寒冷，但北方人也有御寒的各種方法。從主要的三種采暖形式看來，主要有散熱器、地暖以及風(fēng)機(jī)盤管這三種。風(fēng)機(jī)盤管主要用于商用場(chǎng)所，而用在居家生活的，除了傳統(tǒng)的散熱器外，也兼并了地板采暖的方法。這些體現(xiàn)了空氣能家庭采暖的主要方式，在市場(chǎng)行業(yè)中，傳統(tǒng)散熱器的采暖形式常被人們稱為是中溫采暖，傳統(tǒng)的采暖效果很不錯(cuò)，在冬天，只要不出室內(nèi)，人們也感覺不到寒冷。常聽到北方人說的低溫采暖其實(shí)是地板采暖，其供暖方式是將溫度低于六十?dāng)z氏度的熱水，暗藏在地?zé)嵯率贡P管系統(tǒng)可以充分的加熱地面。這是一種通過輻射散熱的采暖方式。它和傳統(tǒng)的散熱器比起來，不干燥，室內(nèi)溫度適宜、讓人感覺更舒服。現(xiàn)在，隨著北方消費(fèi)者對(duì)居家環(huán)境的追求，地板采暖的形式越來越受到廣大人群的追求。長(zhǎng)江以南的大部分地區(qū)，一直覺得采暖是追求舒適度高的生活產(chǎn)物，而使用采暖行為確實(shí)也驗(yàn)證了這一點(diǎn)。大金對(duì)空氣能地板供暖的產(chǎn)品曾描述過:低溫采暖從地板升起的熱意一般集成在2 米高處，正好在人體內(nèi)能感受到的范圍之內(nèi)。這樣，室內(nèi)溫度均勻，寒冬之時(shí)，就算光著腳丫子，光著膀子，也能安享溫暖。

從近年來北方的一些采暖方式看來，集中供暖的形式也出現(xiàn)了諸多改變，就算一些常用這種方式供暖的地區(qū)，也開始接觸了新方式。集中供暖和新式采暖比起來，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，集中供暖存在著很多的不足。房子格局或是房屋的不同，都有著不同的效果，如高樓，平房，低高層也不一樣?？傊兄艽蟮木窒扌?，再加上布局不同，面積不同，所收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)也不一樣。一般來說，都是按面積收費(fèi)，就算是空置房的話也得要交費(fèi)。這樣，價(jià)格上就比較貴，花費(fèi)也比較高。因此，我們就會(huì)看到，為了分?jǐn)傎M(fèi)用，小區(qū)住房多是采用分戶供暖的方式，使用多少就交付等額的費(fèi)用，相對(duì)公平合理。地板采暖常用于分戶供暖，因此，在一些新開發(fā)的樓盤中，它被廣泛應(yīng)用。在市場(chǎng)行業(yè)中，相關(guān)的商用領(lǐng)域內(nèi)，由于國(guó)家節(jié)能減排政策的實(shí)施，節(jié)能環(huán)保的熱泵漸漸的取代了傳統(tǒng)鍋爐設(shè)備，而以空氣為熱源泵在小型企業(yè)中更加受到市場(chǎng)的歡迎。

2 空氣源熱泵在北方應(yīng)用及節(jié)能效果.

從地理位置看來，長(zhǎng)江流域?yàn)橹鞯亩湎臒岬貐^(qū)使用空氣源熱泵的比較多，在北方寒冷地區(qū)則會(huì)適用。但相關(guān)事例表明，北方寒冷地區(qū)可使用空氣源熱泵。在使用空氣源熱泵的時(shí)候，其最主要的是選對(duì)機(jī)組及加上配置合理的末端系統(tǒng)，操作方法正確的話，它的運(yùn)行情況是非常良好的，所以要是不懂這方面知識(shí)的話，可以讓專業(yè)人士進(jìn)行配置在使用。

2.1 不管是采用哪一種的采暖末端系統(tǒng)，最先的都要看一下它的舒適度怎么樣。在地面低溫?zé)崴椛洳膳到y(tǒng)方式中，其舒適度就是比較理想的

一般來說，人體的熱舒適度和室內(nèi)溫度及人體周圍內(nèi)結(jié)構(gòu)的平均溫度成正相關(guān)。在采用低溫?zé)崴嘏@樣的系統(tǒng)供暖的時(shí)候，它所包圍人體的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫度就會(huì)有所升高。同時(shí)，在這種情況下，人體的熱舒適度會(huì)提高。有許多實(shí)驗(yàn)在此方面也做了大量研究，同時(shí)表明，在人體的熱舒適度內(nèi)，其等效溫度一般會(huì)低于室內(nèi)的2 至3 攝氏度，并在此范圍內(nèi)維護(hù)人體的熱平衡。加上此供暖方式的熱量是自下而上傳遞的，從感官上說來，符合人們的生理需求。這樣的供暖方式近年來得到了廣大推廣，如果它與空氣源熱泵相配套的話，效果會(huì)更加明顯，也是最相宜的。

2.2 低溫?zé)崴嘏┒讼到y(tǒng)與空氣源熱泵組合系統(tǒng)的舒適性

整個(gè)采暖系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的時(shí)候，有著一定的講究。第一、要保證系統(tǒng)于不同供暖負(fù)荷與不同室內(nèi)溫度狀態(tài)下。要使室內(nèi)的空氣從下至上形成對(duì)流的形式，以便充分供暖，保持室內(nèi)的適宜溫度。第二、要懂得測(cè)量空氣源熱泵組合系統(tǒng)與低溫?zé)崴嘏┒讼到y(tǒng)的相匹配性。測(cè)量的時(shí)候，先測(cè)地板的表面平均溫度和非加熱的平均溫度。其目的是為了計(jì)算地板暖氣的流量與輻射熱量。從1996 年有關(guān)的《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中以民用住房地暖系統(tǒng)作為參照標(biāo)準(zhǔn)，空氣源熱泵作為熱源設(shè)備，進(jìn)行了有關(guān)人體舒適度的計(jì)算統(tǒng)計(jì)。從一些數(shù)據(jù)顯明，當(dāng)人們所住的室內(nèi)溫度為18℃的時(shí)候，人體所呈現(xiàn)出來的熱舒適度為17.75℃，這樣的等效溫度是比較舒適的;當(dāng)外室低于或是等于-9℃時(shí)，室內(nèi)人體的等效溫度為17.47℃。溫度處于這個(gè)情況下，或是有極小的波動(dòng)的話，人體的舒適性要求都得以滿足。要是采用水地暖系統(tǒng)的話，地板表面的溫度都不會(huì)太高，采暖期間，最高的平均溫度為25.22℃，符合地表溫度低于26℃～28℃的標(biāo)準(zhǔn)。因此，總體來說，這是一種舒適性高的采暖系統(tǒng)。

3 空氣源熱泵的供水溫度

低溫?zé)崴嘏到y(tǒng)以水盤管為放熱部件，在操作系統(tǒng)的時(shí)候。要知道水至地板表面的熱阻及盤管向下的熱阻有關(guān)，同時(shí)也要明白地板表面溫度與供水溫度的原理。通常取向下的水盤管散熱量10% 到15%的設(shè)置為熱阻，而向上的熱阻與水盤管的材質(zhì)、壁厚度、流量大小等有關(guān)。

為了計(jì)算低溫?zé)崴嘏到y(tǒng)的溫度，我們可以對(duì)三種不同的典型系統(tǒng)進(jìn)行一下計(jì)算。這三種地板的材料及結(jié)構(gòu)條件為:豆石混凝土層厚為5cm，d20/16，陶瓷磚的厚度為8mm，PEX 水盤管和它的間距為200mm，這樣的供暖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)稱Ⅰ型，而沒有面磚的一類稱Ⅱ型。裝置所用配式地板是薄型的，其水泥砂漿的厚度為15mm，d10/8 的PE-RT管，間距5cm 的這一類稱Ⅲ型。了解了其內(nèi)容之后，可根據(jù)系統(tǒng)相應(yīng)的公式計(jì)算出，當(dāng)水到地面的溫度差達(dá)到最大是Ⅰ型時(shí)，就可以說是陶瓷磚地暖系統(tǒng)。不是最大，而是低于最大差值的話就是Ⅲ型，也就是所謂的無表層的厚型地暖系統(tǒng)，而差值最小的話，即為Ⅱ型。從采暖計(jì)算下，可知Ⅰ型地暖系統(tǒng)的平均溫度不會(huì)高于32℃。假如其供回水溫差為5℃的話，它的供水溫也不會(huì)高于35℃。所以，要是使用這種系統(tǒng)采暖的話，供水的溫度一般在30℃～35℃之間。供回水溫差低于5 為佳，這樣方便地表溫度的下至上均勻。如此，才能使室內(nèi)保持良好的舒適性。

4 空氣源熱泵在北京等地應(yīng)用效果

空氣源熱泵在北京等寒冷地區(qū)的運(yùn)行情況非常好，這從它與中央空調(diào)的對(duì)比中就可以看出。空氣源熱泵與中央空調(diào)的工作原理一樣，但是中央空調(diào)(這里指以風(fēng)機(jī)盤管為末端裝置的中央空調(diào))是以外溫5℃～7℃，供水溫度42℃～45℃為標(biāo)準(zhǔn)工況。一些中央空調(diào)產(chǎn)品還要求其工作外溫最低為-5℃。因?yàn)槿绻鉁卦俚停瑝嚎s機(jī)的工作壓差就會(huì)超過標(biāo)準(zhǔn)值(14kg/c m2)。而空氣源熱泵不同，當(dāng)北京地區(qū)最冷月平均溫度為-4.6℃，采暖負(fù)荷為54w/m2時(shí)，在符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)能建筑中，若采用空氣源熱泵為熱源的水地暖系統(tǒng)，其平均供水溫度只要33℃～34℃就可以保證室內(nèi)的舒適度。更多的人可能比較關(guān)心在北京地區(qū)平均氣溫最冷的階段(平均氣溫-15℃)，空氣源熱泵的運(yùn)行情況怎樣的問題。其實(shí)，由中國(guó)家電所在2002 年給出的測(cè)試結(jié)果已經(jīng)證明，空氣源熱泵在此環(huán)境下的運(yùn)行情況良好。

5 結(jié)束語

長(zhǎng)期以來空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，在長(zhǎng)江流域及其以南地區(qū)應(yīng)用比較多。實(shí)際運(yùn)行證明，低溫空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在北方制熱是可行的，運(yùn)行費(fèi)用也相對(duì)其他能源要低。通過空氣源熱泵技術(shù)建立一個(gè)良好的暖通系統(tǒng)，該產(chǎn)品可以有效地解決目前國(guó)內(nèi)有關(guān)部們對(duì)節(jié)約能源、環(huán)保、安全等各方面較棘手的問題，利國(guó)利民，值得大力推廣應(yīng)用。北方市場(chǎng)廣闊的采暖需求空間將是空氣能熱泵發(fā)展的無限藍(lán)海。

［1］李陽.空氣源熱泵熱水器除霜技術(shù)現(xiàn)狀分析［J］.民營(yíng)科技，2011，(01).

［2］王平，董敬宇，董際鼎.空氣源熱泵機(jī)組除霜技術(shù)探討［J］.暖通空調(diào)，2010，(01).