低溫空氣源熱泵供暖及未端系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

主講：鄧有源

一、空氣源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)：

1.1 系統(tǒng)組成和適用范圍

*系統(tǒng)組成——為多專業(yè)的集成系統(tǒng)

空氣源熱泵冷熱水機(jī)組：低溫?zé)崴�輻射地�?/span>（冬季主要供暖末端）風(fēng)機(jī)盤管或者直接膨脹式空調(diào)室內(nèi)機(jī)（冬季輔助供暖末端、夏季空調(diào)末端）

空氣源多聯(lián)式熱泵熱水機(jī)組（冷熱源）：生活熱水熱泵或太陽(yáng)能生活熱水系統(tǒng)輔助熱源

*空氣源熱泵+低溫?zé)崴�輻射供暖地面（戶�?nèi)供暖的主要末端設(shè)備）是聯(lián)合系統(tǒng)的基礎(chǔ)組成部分。

*空氣源熱泵+風(fēng)機(jī)盤管等空調(diào)末端，進(jìn)行夏季空調(diào)供冷，且在個(gè)別房間地暖供熱量不足時(shí)，結(jié)合風(fēng)機(jī)盤管等空調(diào)末端進(jìn)行輔助供暖，是聯(lián)合系統(tǒng)的延伸組成部分。

*系統(tǒng)配置的優(yōu)勢(shì)

-空氣源熱泵機(jī)組與以自然和輻射方式散熱的熱水供暖地面相結(jié)合的系統(tǒng)，與熱風(fēng)供暖末端設(shè)備相比，從室內(nèi)舒適性角度具有很大的優(yōu)越性，因此，采用“熱水”機(jī)組，而非“熱風(fēng)”機(jī)組。

-考慮空氣源熱泵機(jī)組的供水溫度受限制，及提高設(shè)計(jì)工況的能效比（COP）的需要，應(yīng)采用低溫?zé)崴�供暖，輻射供暖地面相�?duì)于對(duì)流散熱器，對(duì)水溫的要求低、舒適性好只有在單位面積熱負(fù)荷過大的主要房間地面相對(duì)于對(duì)流散熱器，對(duì)水溫的要求低、舒適性好。只有在單位面積熱負(fù)荷過大的主要文章地面供暖不能滿足要求時(shí)，可利用房間內(nèi)的風(fēng)機(jī)盤管或直接膨脹式空調(diào)室內(nèi)機(jī)作為供暖設(shè)施的補(bǔ)充。

-空氣源熱泵機(jī)組同時(shí)作為夏季空調(diào)冷源，不需要另外設(shè)計(jì)或由用戶自行設(shè)置其他空調(diào)制冷設(shè)備。

-夏季空調(diào)系統(tǒng)末端采用風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組或直接膨脹式空調(diào)室內(nèi)機(jī)，相對(duì)于地面或頂棚輻射供冷等，系統(tǒng)簡(jiǎn)單、室溫控制靈活、對(duì)房間濕度適應(yīng)性強(qiáng)。

-空氣源熱泵作為生活熱水熱源或太陽(yáng)能生活熱水輔助熱源，比直接電加熱系統(tǒng)節(jié)能。

- 一機(jī)多用，可分戶靈活控制，可方便地進(jìn)行分戶計(jì)量，促進(jìn)行為節(jié)能。

1.1.2設(shè)計(jì)中選用產(chǎn)品時(shí)應(yīng)注意幾點(diǎn)：

*“住宅戶式空氣源熱泵和太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)導(dǎo)則”分布實(shí)施，

-機(jī)組應(yīng)能夠在不低于-15℃的環(huán)境里進(jìn)行供熱、設(shè)計(jì)工況的供熱性能系數(shù)COP不低于2.0.是確定空氣源熱泵熱水機(jī)組可作為北京地區(qū)供暖熱泵的一個(gè)重要參數(shù)。

*廠家樣本上的標(biāo)出冬季制熱量、能效比（不加說明），一般指標(biāo)準(zhǔn)工況（名義工況）下的制熱量、能效比（干球溫度7℃，濕球溫度6℃，）冷熱水熱泵機(jī)組名義工況的最低制冷性能系數(shù)額定制冷量>50KW，COP不就低于2.6

1.1.3 標(biāo)準(zhǔn)工況能效比測(cè)試數(shù)據(jù)：

（1）以上熱水工況參數(shù)在環(huán)境溫度20℃，水溫從15℃升到55℃測(cè)定。

（2）制冷工況參數(shù)在進(jìn)水溫度12℃，出水溫度7℃，室外環(huán)境溫度35℃測(cè)定。

（3）制熱工況參數(shù)在進(jìn)水溫度40℃，出水溫度45℃，室外（環(huán)境溫度）干球溫度7℃測(cè)定。

*實(shí)際上制熱量能效比隨干球溫度、溫球溫度變化的。、如果選擇低溫空氣源熱泵機(jī)組單臺(tái)制熱量時(shí)，應(yīng)參照當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料，查當(dāng)?shù)囟�季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度相適應(yīng)制熱量，并計(jì)算出能效比;當(dāng)室外計(jì)算干球溫度-10℃的地區(qū)，應(yīng)采用低溫空氣源熱泵機(jī)組。

*夏季名義工況的制冷性能系數(shù)（能效比），為室外干球溫度為35℃，供水溫度為7℃，單位名義制冷量時(shí)的水容量為0.172m³/(h.kw)(相當(dāng)于5℃供回水溫差)時(shí)的機(jī)組供冷量（w）與室外主機(jī)輸入功率（w）之比。

-說明：應(yīng)按滿足冬季供暖負(fù)荷和夏季空調(diào)負(fù)荷二者中的較大規(guī)格選型；

*循環(huán)泵應(yīng)滿足系統(tǒng)冬季設(shè)計(jì)供熱工況和夏季制冷工況所需流量和揚(yáng)程的較大值；冬季地面供暖系統(tǒng)和夏季風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)循環(huán)泵系統(tǒng)阻力應(yīng)匹配；選擇開式水箱或閉式承壓水箱時(shí)應(yīng)考慮系統(tǒng)阻力的不同。

*供暖系統(tǒng)主要末端設(shè)施宜采用熱水地面輻射供暖；供回水溫差不宜大于5℃，且不宜小于3℃。限制溫差下限不小于3℃是為了避免選擇過大設(shè)備，否則定弄水泵流量過大會(huì)產(chǎn)生小溫差大流量的不節(jié)能現(xiàn)象。

*注意選對(duì)機(jī)組

無論增焓、變頻、雙級(jí)壓縮技術(shù)，設(shè)計(jì)得不能根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)工況下的（產(chǎn)品樣本）供熱選用機(jī)組，而應(yīng)該按照用戶所在地區(qū)的供暖設(shè)計(jì)工況及熱泵在所需供水溫度下的供熱量來選用機(jī)組，這樣空氣源熱泵才會(huì)是實(shí)現(xiàn)它節(jié)能效果。

*過低運(yùn)行電壓，嚴(yán)重制約空氣源熱泵供熱的出力，應(yīng)引起關(guān)注

這種現(xiàn)象，特別是農(nóng)村，大批量設(shè)備集中用電時(shí)，無論（380、220V）運(yùn)行電壓不穩(wěn)，過低，不但出現(xiàn)制約空氣源熱泵供熱的出力，沒有保護(hù)措施有可能會(huì)產(chǎn)生燒毀設(shè)備

1.1.4空氣源熱泵供暖末端多樣化問題

*有人提出空氣源熱泵供暖選用末端多樣化問題

例如：1、風(fēng)機(jī)盤管供暖 2、散熱片供暖 3、地板輻射供暖 這種類似提法不太科學(xué)。

-空氣源熱泵冬季在室外較低溫度的供暖設(shè)計(jì)工況下，冷凝溫度和供水溫度有一定限制，因此，設(shè)計(jì)水溫不能過高。

-空氣源熱泵冬季生產(chǎn)的熱水溫度35℃~45℃。供水溫度45℃以下，供回水溫差5℃，且不宜小于3℃。

-風(fēng)機(jī)盤管供暖供水溫度60℃以下，供回水溫差10~12℃。

-散熱片供暖供水溫度常規(guī)95℃/70℃，二次網(wǎng)設(shè)計(jì)參數(shù)75℃/50℃，供回水溫差不宜小于20℃。

-地板輻射供暖規(guī)程60℃/50℃，地板輻射供暖每平方米散熱量與什么有關(guān)？

規(guī)程JGJI42-2012附錄B1.3給出地面采用不同的導(dǎo)熱系數(shù)、加熱管的種類、不同的供回水平均溫度（35、40、45、50、55℃）、不同的室內(nèi)溫度、不同的加熱管間矩

問題的提出一

空氣源熱泵供水溫度45℃，供回水溫差3~5℃，而地板輻射供暖規(guī)程60℃/50℃，兩者之間怎樣處理。

熱水混凝土填充式熱水供暖地面單位面積散熱量

當(dāng)采暖導(dǎo)熱系數(shù)為0.38W/(M.K)的PE-X管時(shí)，單位地面面積的向上的有效散熱量和向下傳熱損失可按下表選用

1.1.5 適用范圍

-根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，目前北京等市區(qū)和近郊的多層和高層住宅冬季仍應(yīng)以集中供熱為主，但該系統(tǒng)為這些建筑提供了又一種可供選擇的節(jié)能供暖空調(diào)方案。

-對(duì)于無集中供熱和燃?xì)鈼l件的遠(yuǎn)郊縣住宅、獨(dú)立式住宅等，相對(duì)燃煤供熱和電直接供熱，采用空氣源熱泵（結(jié)合太陽(yáng)能）作為供熱熱源，在保證北京地區(qū)的環(huán)境保護(hù)和節(jié)能方面都有不容置疑的優(yōu)勢(shì)。

-可以部分采用聯(lián)合系統(tǒng)。例如：當(dāng)建筑另設(shè)置集中生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)時(shí)，空氣源熱泵可僅作為戶式獨(dú)立空調(diào)供暖的冷熱源。

1.1.6集成系統(tǒng)工程的分工和協(xié)作

集成系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)：應(yīng)由建筑設(shè)計(jì)單位的相關(guān)專業(yè)（暖通、給排水、建筑等）配合完成

集成系統(tǒng)各部分的供貨和二次深化設(shè)計(jì)

-供暖和空調(diào)系統(tǒng)的空氣源熱泵機(jī)組、制冷劑-水換熱裝置（包括循環(huán)水泵、水系統(tǒng)定壓膨脹設(shè)備）、多聯(lián)機(jī)組的直接膨脹式空調(diào)室內(nèi)機(jī)、制冷劑和水系統(tǒng)配套附件、自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)及其配套裝置（包括供暖空調(diào)的室溫控制）應(yīng)由同一生產(chǎn)企業(yè)或供應(yīng)商配套供應(yīng)和進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。

-如采用太陽(yáng)能供應(yīng)生活熱水，其集熱、貯熱與供熱、輔助資源（包括備用電加熱）和自控系統(tǒng)，及其各系統(tǒng)設(shè)備和配套附件，應(yīng)由同一生產(chǎn)企業(yè)或供應(yīng)商配套供應(yīng)并進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。輔助加熱熱源水系統(tǒng)自控系統(tǒng)，應(yīng)與空氣源熱泵承包單位密切配合進(jìn)行設(shè)計(jì)。

-同一熱水供暖地面工程的加熱部件，以及分水器、集水器（包括連接件）應(yīng)配套，加熱部件及其管件應(yīng)由同一生產(chǎn)企業(yè)或供應(yīng)商配套供應(yīng)。