空气源热泵制热与未端系统存在问题的剖析

空气源热泵制热与未端系统存在问题的剖析第一页，共36页。“空气源热泵”作为冬季提供热水供暖、夏季提供制冷冷水空调、一年四季制备生活热水，愈来愈受到更多人的关注。另外，空气源热泵拓展我国目前可再生能源建筑应用领域，随着国家节能减排政策的大力推行，作为一种节能技术，在节约能源、保护环境资源诸多方面具有独特的优势。当前，国内没有制定“空气源热泵产品、设计、施工、检查及验收等相关的规程规范”来指导产品质量、工程设计、施工安装、施工监理、工程验收，严重制约了“空气源热泵”在冬季供暖领域往前发展。第二页，共36页。另外，无章可循的情况下，有部分制造商利益诱蛊下降低或更改产品性能、有部分制造对自己生产的产品性能在对外宣传上夸大事实(特别在产品样本上机组标出冬季制热量为标准工况（名义工况）下的制热量，COP高达3.5以上，忽悠不知情者。众所周知，“空气源热泵”冬季供暖必须有热源(空气源热泵室外机)、还有供暖未端(将热源释放到需要房间空气中)还有能够确保从热源(室外)到供暖未端(室内)连接管道、管道之间有循环水泵、膨胀水箱，有的还有贮水箱等，见附图：第三页，共36页。附图一第四页，共36页。附图二第五页，共36页。根椐附图，对空气源热泵冬季供暖系统谈几点看法1、空气源热泵冬季供暖“标况”与“工况”的区别，

怎样确定室外机制热量。第六页，共36页。众所周知,空气源热泵冬季制热有“标况”与“工况”之分。◆

什么是空气源热泵冬季标准工况制热量

标准工况也称之为名义工况;★制热量标准工况：干球温度7℃，湿球温度6℃；★制冷量标准工况：干球温度43℃，湿球温度26℃；冷热水热泵机组名义工况的最低制冷性能系数，COP不应低于2.6。第七页，共36页。项目水侧室内空气侧热源侧制热工况名义制热进水温度出水温度干球温度湿球温度干球温度湿球温度354020157633-201521制冷工况名义制冷12727194326

单独制热、制冷名义工况室内、外气象参数(℃)第八页，共36页。冬季工作工况的气象资料(℃)地名室外供暖计算温度冬季空调室外计算干球温度冬季空调室外计算相对湿球北京-7.6-9.944％南京-1.8-4.176％沈阳-11-20.760％银川-13.1-17.355％

工作工况也称之为实际工况★选择空气源热泵机组单台制热量时，应参照当地的气象资料，采用当地冬季空调室外计算干球温度相适应制热量，并计算出能效比；第九页，共36页。供水温度45(℃),回水温度40(℃)冬季工作工况COP项目7-8-12X15.40/1.29=4.184.2/1.31=3.22.96/1.17=2.5X25.1/1.31=3.84.5/1.60=2.82.7/1.12=2.4X36.85/2.5=2.744.71/1.84=2.554.28/1.89=2.26X410.98/3.29=3.36.9/3.22=2.146.30/3.10=2.0第十页，共36页。结论1、无论增焓、变频、双级压缩技术，不设计者能根据标工下的制热量选用机组，应按照当地冬季空调室外计算干球温度、供水温度选用机组，实现它的节能效果;2、应满足冬季供暖负荷和夏季空调负荷二者中的较大规格选型；3、空气源热泵独有二个缺点★北方寒冷地区怕低温环境，温度低环境制热COP低;★南方潮湿地区怕潮湿环境，潮湿环境下蒸发器表面极易结霜；应根据当地融霜情况采用融霜修正系数进行修正。第十一页，共36页。4、案例第十二页，共36页。■室外环境温度相同变低，7℃变为-15℃时；■

出水温度变化(55.4℃，53.44℃)温差变化（5.4℃，3.44℃）；▼

制热量低(55.4℃时16.6KW，53.44℃时12.4KW；70℃时18.27KW，73.54℃时12.78KW)；▼

输入功率xx(55.4℃时6.14KW，53.44℃时5.98KW；70℃时9.25KW，8.29KW,)▼能效比(COP)低(55.4℃时2.56，2.56；53.44℃时2.08，2.07)；第十三页，共36页。根椐附图，对空气源热泵冬季供暖系统谈几点看法2、空气源热泵供暖及未端系统的设计第十四页，共36页。◆空气能热泵是一种较新的冷暖热源。早期的热泵主要是用在热水系统上，是缺少燃气能源的地区非常高效的一种新能源设备。随着地暖这种低温供暖技术的成熟和发展，使得热泵这种低温热源的作为采暖系统热源得到了关注和发展。但由于的热泵工况及未端系统（辐射地面采暖、散热器、风机盘管）工况了解不够，使得应用中也出现了许多问题。我们需要讨论如何优化和提高热泵匹配系统，充分发挥热泵节能和未端舒适的优势。第十五页，共36页。◆空气源热泵安装系统第十六页，共36页。第十七页，共36页。◆

热泵与地暖系统工况在热泵及地暖系统的应用中，我们形容热泵主机是“大流量、小温差”（热泵工况△T=5℃），而地暖末端则是“小流量、大温差”（地暖工况△T=10℃）。相比较壁挂炉地暖系统（壁挂炉工况△T=25℃，地暖工况△T=10℃）而言，热泵及地暖系统需要更大的循环流量，地暖系统的最初应用也同样出现了大量的应用失败案例。这甚至是早期一些大型企业推广热泵及地暖系统不利的主要原因。第十八页，共36页。◆

热泵与散热器系统工况空气源热泵一般供水温度在45℃左右，（热泵工况△T=5℃）,而暖气片设计进水温度在95℃，（工况△T=25℃）。众所周知，空气源热泵与散热器组合,能效比较差，效果不会很理想。据资料介绍，散热量是散热器的一项重要技术参数，每一种散热器出厂时都标有标准散热量（即△T=64.5℃时的散热量）。但是工程所提供的热媒条件不同，因此我们必须根据工程所提供的热媒条件，如进水温度、出水温度和室内温度，计算出温差△T，然后根据各种不同的温差来计算散热量。第十九页，共36页。◆散热器散热量热工计算公式Q=K×F×△T式中K—传热系数;F—散热面积;△T—温差。例：铜铝复合74×60的热工计算公式（十柱）是：K×F=5.8259，★

标准散热热量：Q=5.8259×△，当进水温度95℃，出水温度70℃，室内温度18℃时，△T=（95℃+70℃）/2-18℃=64.5℃Q=5.8259×64.5=1221.4W

每柱散热量1224.4W÷10柱＝122W／柱。第二十页，共36页。★进水温度80℃,出水温度60℃,室内温度18℃时：△T=（80℃+60℃）/2-18℃=52℃，Q=5.8259×52=926W每柱散热量926W÷10柱＝92.6W／柱。★进水温度70℃,出水温度50℃,室内温度18℃时：△T=（70℃+50℃）/2-18℃=42℃，Q=5.8259×42=704.4W每柱散热量704.4W÷10柱＝70.4W／柱。★进水温度45℃,出水温度40℃,室内温度18℃时：△T=（45℃+40℃）/2-18℃=24.5℃，Q=5.8259×24.5=142.7W每柱散热量142.7W÷10柱＝14.3W／柱。第二十一页，共36页。◆推算每柱散热量122W／柱,14.3W／柱,每柱散热量18﹪,据资料介绍,假如原来散热片是配壁挂炉、按95℃供水/75℃回水房间温度按20℃选型设计的，其转化系数是1.01，热源用热泵替代后，如按55℃供水/50℃回水，房间温度按20℃设计，对应转化系数是0.43,也就是说，需要增加约60%的散热片。◆热泵与风机盘管系统工况低温进水（T=60℃）温差大（△T=10℃）第二十二页，共36页。1、空气源热源与地暖系统工况特点：

★

空气源热泵出水（T≤45℃），温差小（△T=5℃），小温差，大流量运行；

★

地暖末端低温进水（T＞60℃）温差大（△T=10℃），温差大；2、空气源热源与其它系统工况特点：散热器末端及风机盘管系统3、★

散热器末端系统

a.散热片供暖供水温度常规95℃/70℃，二次网设计参数75℃/50℃，供回水温差不宜小于20℃。

4、★

风机盘管系统

b.低温进水（T=60℃）温差大（△T=10℃）结论第二十三页，共36页。◆

比较a.空气源热泵出水（T≤45℃），温差小（△T=5℃），小温差，大流量运行；b.地板辐射供暖规程60℃/50℃,地板辐射供暖每平方米散热量与什么有关？规程JGJ142-2012附录B1.3给出地面采用不同的导热系数、不同加热管的种类、不同的供回水平均温度（35、40、45、50、55℃）、不同的室内温度、不同的加热管间矩。第二十四页，共36页。问题的提出：空气源热泵供水温度45℃，供回水温差3～5℃，而地板辐射供暖规程60℃/50℃，两者之间怎样处理。热水混凝土填充式热水供暖地面单位面积散热量当采用导热系数为0.38W/（m•K）的PE-X管时，单位地面面积的向上的有效散热量和向下传热损失可按下表选用PE-X管单位地面面积的向上的有效散热量和向下传热损失（W/m2）（面层为水泥、石材或陶瓷热阻R=0.02(m2·K/W)）第二十五页，共36页。平均水温℃室内空气温度℃加热管间距（mm）500400300200100散热量热损失散热量热损失散热量热损失散热量热损失散热量热损失4516100.627.9113.828.4128.629.4144.330.4159.632.01893.726.1106.026.7119.727.5134.328.5148.530.02086.924.498.224.9110.925.6124.426.6137.427.92280.022.690.423.1102.123.7114.424.7126.425.92473.220.982.721.393.321.8104.522.7115.723.9第二十六页，共36页。◆

空气源热泵混凝土填充式热水供暖地面单位面积散热量

PE-X管单位地面面导热系数积的向上的有效散热量和向下传热损失（W/m2）（面层为水泥、石材或陶瓷热阻R=0.02(m2•K/W)PE-X管单位地面面导热系数积的向上的有效散热量和向下传热损失（W/m2）（面层为水泥、石材或陶瓷热阻R=0.02(m2•K/W)）第二十七页，共36页。供水温度℃室内空气温度℃加热管间距（mm）500400300200150散热量热损失散热量热损失散热量热损失散热量热损失散热量热损失451491.732.8105.533.2122.230.6139.431.6148.032.21685.330.898.231.3113.728.5129.629.4137.630.11878.928.890.829.2105.226.5119.927.3127.227.92072.626.683.526.996.724.4110.125.2116.825.72266.224.676.224.888.222.3100.423.0106.523.5第二十八页，共36页。上表内容：1)相同点：导热系数；混凝土填充式；面热阻层；PE-X管；加热管间距；室内空气温度。2)不同点：平均水温与供水水温（没有温差概念）；有效散热量和向下传热损失；3)案例：向上134.3-119.9/134.3=10.72﹪；向下28.5-27.3/28.5=4.2﹪；

第二十九页，共36页。结论▼空气源热泵供水温度45℃，采用热水混凝土填充式热水供暖地面单位（6同）时，向上面积散热量之比10.72﹪，向下面积散热量之比4.2﹪。▼空气源热泵冬季供暖与地面辐射供暖未端是最好的组合。经验教训:表内容加热管间距(500、400、300、200、150)?第三十页，共36页。设计中选用产品时应注意几点：◆供水温度一定时，空气源热泵机组的出力（能效比）随室外干球温度变化而随之变化的，干球温度越低，能效比越低，制热量少；◆厂家样本上的标出冬季制热量、能效比（不加说明）一般指标准工况（名义工况）下的制热量、能效比（