空气源热泵热水器工作原理以及特点

空气源热泵热水器工作原理以及特点

空气源热泵热水器是继燃气热水器、电热水器和太阳能热水器的新一代热水装置，是可替代锅炉的供暖水设备。

空气源热泵热水器是综合电热水器和太阳能热水器优点的安全节能环保型热水静，可一年三百六十五天全天候运

转，创造相同的热水量，使用成本惟独电热水器的1/4,燃气热水器的1/3,太阳热水器的1/2。高热效率是空

气源热泵热水器最大的特点和优势，在能源问题成为世界问题时，这是空气源热泵热水器成为第“四代热水器”的

最重要的法宝之一。

一、空气源热泵热水器工作原理

空气源热泵热水器内专置一种吸热介质——冷媒，它在液化的状态下低于零下20℃,与外

界温度存在着温差，因此，冷媒可吸收外界的热能，在蒸发器内部蒸发汽化，通过空气源热泵

热水器中压缩机的工作提高冷媒的温度，再通过冷凝器使冷媒从汽化状态转化为液化状态，在

转化过程中，释放出大量的热量，传递给水箱中的储备水，使水温升高，达到制热水的目的。

系统组成

空气源热泵中央热水机组普通由压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置、过滤器、储液罐、单向阀、电磁阀、冷凝

压力调节水阀、储水箱等几部份组成

系统简图

工作原理

L低温低压制冷剂经膨胀机构节流降压后，进入空气交换机中蒸发吸热，从空气中吸收大量的热量Ql

2.蒸发吸热后的制冷剂以气态形式进入压缩机，被压缩后，变成高温高压的制冷剂（此时制冷剂中所蕴藏的热量

分为两部份：一部份是从空气中吸收的热量Q1，一部份是输入压缩机中的电能在压缩制冷剂时转化成的热量Q2）；

3.被压缩后的高温高压制冷剂进入热交换器，将其所含热量（Q1+Q2）释放给进入热换热器中的冷水，冷水被加

热到55℃（最高达65℃）直接进入保温水箱储存起来供用户使用；

4.放热后的制冷剂以液态形式进入膨胀机构，节流降压.…如..此不间断进行循环。

二、空气源热泵热水器具有以下特点

1、超大水量：水箱容量根据具体要求量身订做，水量充足，可满足不同客户不同时段需求。2、经济

节省：从空气中获取大量的能源，能效比高达300%~400%。根据使用规律设定热水器自动运行时间，费用自

然节省。3、合用范围广：不受气候影响，在环境温度为-

10°C~43°C下均能正常工作，可广泛应用于家庭、宾馆、酒店、学校、医院、集体宿舍、住宅小区、桑拿等

集中供热。

4、持久恒温：使用非常简单，整个热水器采用自动化智能控制系统，用户只需在初次使用时开一下电源，在

以后的使用过程中彻底实现自动化运行，到达用户指定水温时自动停机，低于用户指定水温时系统自行开机

运行，彻底实现一天24小时随时有热水而不用等候。

5、安全环保：结构上水电彻底分离，且无任何有害有毒气体排放或者燃烧，不受台风等自然灾害的影响，绝对

安全；

6、防冻功能：具有智能化霜功能，确保热水器在低气温环境下稳定运行，它可根据室外环境温度、蒸发器翅

片温度和机组运行时间等多个参数综合、智能判断自动进入和退出化箱。

7、安装方便：体积小巧

可以安装在任何地方，安装在室内不占用空间，也可以安装在室外，如屋顶、地面等露天放置，可以实现远

程监控，占地面积小、安装简单，无需另设机房。

8、使用寿命长，维护费用低，设备性能稳定，使用寿命可达15年以上。

三、与常规太阳能相比，空气源热泵热水器具有四个方面优势

1、从投资方面：如达到相同供水效果，资金投入空气源热泵热水器比常规太阳能产品少，并且可以使用经济

电能，在用电低谷时制热水储备。

2、从使用方面：常规太阳能产品受天气影响明显，阴雨天、下雪天、夜晚就不能工作，而空气源热泵热水器

不管阴天、雨天、下雪天、夜晚或者阳光明丽都能照常工作，全天候提供热水。

3、从运行成本方面，常规太阳能在太阳直射下，几乎零成本运行，可惜在阴雨雪天或者夜晚只能依靠辅助系

统工作，统计数据显示，正常使用时，常规太阳能辅助系统全年耗电能比空气源热泵热水器全年总耗电能要

高

1.5倍。

4、其它功能方面：空气源热泵热水器使用不受地点限制，可以摆放在任何地方，而且占地空间很小，而常规

太阳能要达到同等供热效果则需占用很大空间，还必须露天摆放。同时使用寿命可达15年以上，维护费用低，

设备性能稳定。

四、空气源热泵热水器与锅炉相比的优点

1、热效率高：产品热效率全年平均在300%以上，而锅炉的热效率不会超过100%。

2,运行费用低：与燃油,燃气锅炉比,全年平均可节70%的能源，加之电价的走低和燃料价格的上涨，运行费

用低的优点日益突出。

3、环保：空气源热泵热水器无任何燃烧排放物，制冷剂选用了环保制冷剂，对臭氧层零污染，是较好的环保

型产品。

4、运行安全，无需值守：与燃料锅炉相比，运行绝对安全，而且全自动控制，无需人员值守，可节省人员成

本。

五、每吨热水成本比较

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现以加热1吨水为例，自来水温按15℃,加热至55℃,需要4（XXX）kcal的热量,O

电热水器400∞kcal÷817kcal∕kwh=49.0kwh×0.6元∕kwh=29.4元

液化气40000kcal÷7560kcal/kg=5.3kg×4τc∕kg=21.2元

天然气40000kcal÷6450kcal∕m3=6.2m3X2.2元/m3=13.64元

管道煤气40000kcal÷2660kcal∕m3=15.0m3X0.9元/m3=13.5元

柴油锅炉40000kcal÷8670kcal/kg=4.6kgX4.6元Zkg==21.16元

煤40000kcal÷2752kcal/kg=14.5kg×0.52τ∏∕kg=7.54元

热泵4000OkCaI÷3010kcal/kwh=13.3kwhX0.6元ZkWh=二7.98元

注：表中所列价格仅为计算参考价，实际价格以各地现行市场价为准。

如果热泵用峰谷电，电费更低，每吨热水成本也会降低。

高温空气源热泵技术的详细介绍

逆卡诺循环原理建立起来的一种节能、环保制热技术。空气源热泵系统通过自然能（空气蓄热）获取低温热源，

经系统高效集热整合后成为高温热源，用来取（供）暖或者供应热水，整个系统集热效率甚高。

热泵有四大优点，第一是节能，有利于能源的综合利用，第二点是有利于环境保护，第三点是冷热结合，设备

应用率高，节省出投资，第四因为它是电驱动，所以它调控比较方便，因此热泵备受大家的关心。

热泵技术就二十一世纪的一个能源技术，能通过热泵的形式，可以提高能效的利用，能效的利用有两个含义，

从环境角度来讲，可以减少温室气体的排放，减少对环境的有害的因素，从此外一个方面来说，就是解决电力高

空负荷的一项技术。

永渔科技高温空气源热泵产品属于太阳能产品吗？

从工作原理上讲，不属于传统太阳能产品。永渔科技高温空气源热泵产品与常规太阳能产品区别较大，常规太

阳能产品利用水为介质，必须依靠太阳光的直射或者辐射才干达到供热效果，而永渔科技高温空气源热泵产品，

利用制冷剂吸收空气中的热能和太阳辐射能，并通过压缩机压缩制热后与水或者其他的媒介交换热量来达到供

热效果，因此产品与空调原理相同。

永渔科技高温空气源热泵产品的工作原理是什么？

永温科技高温空气源热泵产品用新型环保制冷剂作为媒介，制冷剂汽化温度低，在-40C即可汽化，故此，它

与外界温度存在着温差，冷媒吸收了外界的温度后汽化，通过压缩机压缩制热，变成高温高压气体，再经热交换

器与水或者其他媒介交换热量后，经膨胀阀释放压力，回到低温低压的液化状态，通过制冷剂的不断循环并与水

或者其他媒介交换热量，将容器中的可加热物质加热。

永渔科技高温空气源热泵产品需要用电吗？

一定要用电，压缩机用电能来压缩制热，不是直接加热，永海科技高温空气源热泵还有风扇，也需要用电，但

用电量较少。

永渔科技高温空气源热泵产品的特点有哪些？

1、不受环境天气的影响，一年四季可用；

2、节能效果突出，投资回收期短，比普通的空气源还节电10%-30%；

3、环保型产品，无任何污染；

4、运用新型制冷剂，并配备名牌高温热泵专用压缩机，使用寿命长，运行费用低：

5、运行安全，无人操作；

6、模块化设计，安装方便。

永渔科技高温空气源热泵热水器与常规太阳能产品相比的优点在哪几方面？

1、合用范围广，产品合用温度范围在-10-4（ΓC,并且一年四季全天候使用，不受阴、雨、雪等恶劣天气和冬

季夜晚的影响，都可正常使用。

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2、可连续加热，与传统太阳能储水式相比，永渝科技高温空气源热泵热水器产品可连续加热，持续不断供热

水，满足用户需求。

3、运行成本低：与常规太阳能相比，在春、夏、秋季阳光较好时，运行费用高于太阳能，但在阴雨天和夜晚，

热效率远远高于太阳能的电辅助加热。全年平均下来，常规太阳能辅助系统全年耗能比产品全年总耗能还要高出

不少。

4、安装方便：永渔科技高温空气源热泵热水器占地空间很小，外形与空调室外机相似，可直接接保温水箱或

者与供暖管网连接，适合于大中城市的高层建造，对于大型中央供热问题，产品是最好的选择。

永瀚科技高温空气源热泵产品与锅炉相比的优点是什么？

1、热效率高：产品热效率全年平均在300%以上，而锅炉的热效率不会超过100%。

2、运行费用低：与燃油，燃气锅炉比，全年平均可节70%的能源，加之电价的走低和燃料价格的上涨，运行

费用低的优点日益突出。

3、环保：永渔科技高温空气源热泵产品无任何燃烧排放物，制冷剂选用了新型环保制冷剂，对臭氧层零污染，

是较好的环保型产品。

4、运行安全，无需值守：与燃料锅炉相比，运行绝对安全，而且全自动控制，无需人员值守，可节省人员成

本。

5、模块式安装，便于增添设备：产品采用多台机组并联的安装模式，当用户用水量增大时，可随时增添设备。

6、出水温度高，永泠科技高温空气源热泵可以达到85℃,可以作为锅炉前端的预热装置，能大大的节省能源；

同时又能将工厂等单位对环境的热污染减到最低！

热泵产品与锅炉相比的缺点是什么？

1、加热速度慢：热泵产品是以制冷剂为媒介，采用压缩机压缩制热方式，与锅炉直接加热模式相比，速度相

对较慢。

2、一次性投入大：与燃油，燃气锅炉比，当用水量大于10吨时，一次性投入大于锅炉，用水量越大，产品

相对投入越大。

3、加热水温有限制：普通空气源热泵出水温度普通在60℃（水源热泵可达80℃）,不能产生80°C以上高温水

或者蒸汽。

空气源热泵空调系统为家用中央空调的一种主要的空调方式，本文详细阐述了空气源热泵空调系统的技术特点、

主要性能及设计中需要注意的问题。

关键字：空气源热泵家用中央空调冷热负荷

随着生活水平的提高，人们对住宅环境的要求越来越高，特别是对居室空气环境提出了越来越高的要求。最初人

们采用窗式空调器、分体式、壁挂式等家用空调器来降低室内温度，但由于没有室外新风，使得住宅室内空气品

质难以得到保证；分体式空调的室外机和窗式空调的安装预留洞成为破坏房屋建造立面和破坏城市景观的重要因

素。而且，近年来随着居住条件的不断改善，普通居民住宅建造面积己扩大到90~200m,一些别墅型住宅甚至

达到500~600m,显然家用空调器已越来越不适应较高档次住宅发展的需要,家用中央空调便应运而生。[1]

目前典型的家用中央空调系统大致有三种类型：家用小型空气源热泵中央空调系统、家用变频多联中央空调系统、

风管式家用中央空调系统。从我国目前的技术水平和空调生产状况来看,空气源热泵家用中央空调系统比较适合于

我国国情。下面重点介绍家用空气源热泵冷热水空调系统的设计及需要注意的问题。1.系统冷热负

荷的确定及设备选择计算出住宅的冷负荷后，由于所有末端设备同时使用的可能性很小，计算系统的总冷负荷时,

应根据用户的要求及使用性质考虑不同的使用系数。供热时,则应根据不同的供热方式来选取同时使用系数及考虑

户间传热的影响。确定总冷热负荷之后根据本地区的气象条件和能源供应状况进行合理的设备选择，如空气源热

泵冷热水机组、空气源单冷机组+热水炉、空气源单冷机组+城市热源等。室内末端设备普通为风机盘管和空调箱,

选用末端设备时应考虑1.2的间歇使用系数和1.2的临室无空调时内围护结构的负荷附加系数。

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选用空气源热泵机组时，应按当地最佳平衡点来选择。最佳平衡点选择机组的普通步骤为：

①计算最佳平衡点温度下的建造物热负荷。

②把该平衡点温度下的供热量，换算到标准工况下的制热量选择空气源热泵冷热水机组。

③通过查询生产厂家的样本或者技术资料r求得该机组在冬季空调设计工况下的制热量，并由设计热负荷求得辅助

热源的容量。④通过查询生产厂家的样本或者技术资料，求得

该机组在夏季空调设计工况下的制冷量，如果不能满足空调冷负荷的要求，则应补充辅助冷源，考虑到冷机布

置的方便，普通选用风冷单冷机组作辅助冷源

按此方法选择机组，普通来说不会存在夏季空调设计工况下热泵机组所提供的冷量远大于空调设计冷负荷的情

况。⑵2.空气源热泵机组的除霜由于众所周知的原因，空气

源热泵的应用受到气候条件的约束，在热泵技术较为率先的日本曾经有采“暧度日数HDD<300（Γ的推荐使用标准

,在我国使用范围曾经一度划定在长江中下游地区，目前指导工程设计的各种文献将冬季室外计算温度tw=-3C

定作最低线。然而在过去的十多年其应用范围向北扩展的趋势是显而易见的，西安、郑州、烟台、北京等城市都

多有应用。

有研究者提出了计算空气一水热泵干湿工况转变临界湿度和结霜临界湿度的方法，建立了求解这两个临界相对湿

度的空气源热泵模型，求解出不同的出水温度和不同的空气温度下的这两个临界湿度值，绘制出使用空气一水热

泵时的结霜区域和干工况区域。45C出水时，空气源热泵机组运行时的结霜区域和干工况区域的分界线走向大致

沿着拉萨一兰州一太原一石家庄一济南一线。此线以北区域空气源热泵运行时，不会结霜；而此线以南，机组都

存在不同程度的结霜。⑶

在空气源热泵机组的结霜机理方面近年也进行了相关的实验研究，研究结果表明，空气侧换热器结霜过程中，

不仅霜的厚度发生变化，霜的密度也在变化，刚开始结霜时，结霜量主要是增加霜的厚度，而密度变化很小。随

着时间的推移，霜的厚度增加减缓，而密度变化增加，而且霜的密度随着时间呈抛物线规律变化。研究结果表明，

在不同的工况下，空气侧换热器的结霜情况是不同的。在空气温度一定时，相对湿度越大，结霜越严重，融霜的

时间间隔越短；在空气相对湿度一定时，OC工况的结霜比4C工况的结霜严重。[4]

低温条件下作制热运行时的除霜，就是为了防止因霜层积聚恶化蒸发器的换热过程。显然，空气源热泵冷热水机

组除霜控制方法的时间控制法是不符合霜厚度随时间的变化规律的。同样，许多生产厂家虽采用时间一温度控制

法，但还是采用统一固定的除霜启动值和除霜时间值，因此由于空气温度、相对湿度的不同，结霜的厚度不同，

除霜效果也就不一样。结霜规律的正确预测和掌握，才是保证除霜效果良好的前提。理想的除霜程序应该是既能

在霜层积聚时及时除霜，又不在无霜时作无效除霜运行。目前常用的融霜方法除时间控制法、时间一温度控制法

外，还有旁通除霜法、压差控制法，变频压缩机和电子膨胀阀的热泵机组的显热除霜法以及MP99电脑除霜、智

能除霜、含糊除霜等等，研究可靠的有效除霜技术，是发展和推广家用空气源热泵中央空调系统的关键技术。

在生产厂家产品的样本中，热泵的制热量仅是标准工况下的瞬时热量，当盘管表面结霜时，机组效率迅速下降，

因此，空气源热泵机组冬季的制热量应根据室外空调计算温度修正系数和化霜修正系数，按下式进行修正：

Q=q∙Kl∙K2（式中，Q——机组制热量Kw；q——产品样本中的瞬时制热量Kw：Kl——使用地区室外空调计算干

球温度的修正系数，按产品样本选取；K2机组化霜修正系数，每小时化霜一次取0.9,二次取0.8）。

3.空气源热泵机组变频技术由于多种因素，变频空调器越来越为泛博用户所接受。变频压缩机的使用，增加了

系统的可调控参数，提高了空调器部份负荷时的性能，用变容量的柔性控制代替了起停控制，减少了系统对电网

的冲击和室内温度的波动，从节能和舒适性的角度来看比定速空调器有着明显的优越性。

家用中央空调随着具体使用要求、使用条件的不同，热负荷差异较大，这就要求家用中央空调的能量调节能力能

够与热负荷变动范围大这一特点相适应，现在市场上销售的大多数空气源机组的能量调节均只能通过开停压缩机

来实现，当空调热负荷较小、空调水系统容量也较小时，容易浮现压缩机的频繁开停，由于压缩机的启动电流较

大，于是使得运行功耗增加；而且每次停机后制冷系统高低压侧的压力经过一段时间才会达到平衡，平衡时高压

侧热的制冷剂与低压侧冷的制冷剂混合也会产生不必要的冷量损失。此外，开停机过于频繁也会缩短压缩机的使

用寿命。近年来，随着空调技术的进步，在家用中央空调产品上已浮现多种能量调节方式，应用较多的方式有：

①制冷系统采用多个定速（定输气量）压缩机组合；②制冷系统采用变输气量压缩机与定速压缩机组合；③制冷

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系统采用变频压缩机与定速压缩机组合；④多个制冷系统组合。对于多个制冷系统组合而成的机组，能量调节能

力随系统数量、压缩机种类的不同有着较大的差别，采用定速（定输气量）压缩机系统组合只能实现能量分配调

节，如采用变频压缩机系统与定速压缩机系统组合则能实现能量连续调节。因此，如产品采用模块化结构，设计

相关规格的变频单元和定速单元，通过多种组合方式，还可形成能量可连续调节的系列产品。

变频压缩机和定速压缩机组合的变频机组不仅能适应家庭用户热负荷差异大，能量调节范围宽的使用要求，制冷

（热）迅速，系统水温波动小，除霜时水温下降幅度小，而且具有明显的节能性，能够实现大容量机组的连续能量

调节,并且对增加机组使用寿命、提高房间的舒适性和降低噪声均有好处，是家用中央空调发展中值得大力提倡的

一种方式。

4.水系统热稳定性问题家用空气源热泵机组和单冷机组的压缩机为定速压缩机时，因为空调系统的水容量较小，

将存在空调水系统的热稳定性问题。配有定速压缩机的空气源热泵家用空调系统，能量调节普通均根据室内温度

的变化通过开停压缩机来实现。家用空调系统大部份均运行在部份负荷，在部份负荷下，压缩机运行很短期，

空调系统水温就会达到设定温度，此时压缩机停机；当水系统容量较小时，经过很短期，空调系统水温就会高出

设定温度，压缩机又必须开机，从而造成压缩机频繁开停，既增加了系统功耗，又影响主机的使用寿命。并且，水

系统容量较小时，冬季除霜时又会造成系统水温降过大，影响供热效果，形成吹冷风的现象。变频压缩机和定速

压缩机组合的空调系统，主机能自动与室内负荷相匹配，水系统的热稳定性问题不突出，但水系统容量过小，在

变频压缩机和定速压缩机衔接的负荷盲区也会造成压缩机的多次起停。

系统的水容量越小，则系统的热稳定性越差，反之，系统的热稳定性越好。但如系统水容量过大，又会造成蓄能

循环水箱体积庞大，影响首次开机时和长期停机后的制冷（热）速度。因此，水系统设计时，应该校对计算系统

水容量是否满足系统热稳定性要求。当系统水容量不能满足要求时，应增设蓄能循环水制帘采取加大系辑箱

管径的措施。⑶骂l∣!∣IlI

5.室内外机的布置及设计家用中央空调的方式和设备选型确定后，空调室内机布置时用留考虑到温度分布、

气流分布、检修、安全性等方面的事项，并应与建造物配合得当。空调设备设置的场所（室内、室外、阳台等）和

建造构造（方位、设备预留通道等）及住户的房间布置（窗、家具和位置等）之间的关系应在设计图纸上清晰地标

示出来。国家和地方法规的规定也应在空调设备的布置和设计中得到严格地执行。室外机组设计时必须考虑其安

装位置和噪声控制。普通机组安装位置要进风通畅，风速控制在3~4m∕s,排风不受阻挡，特别是出风口的上方不

应有阻挡物,否则会引起排风气流短路,机组因热保护动作而停机。

6.系统水管路设计家用中央空调系统普通都较小，水系统的设计要简单，设计需要注意的问题如下：

（I）水系统循环方式

水系统普通采用两管制闭式循环系统，舒适性要求特殊高的高档住宅可采用四管制。由于系统规模小，水管路大

多采用异程式。

（2）定流量设计与水泵配置

家用中央空调系统循环水量较小，宜采用定流量系统。室内温度控制可采用风机盘管自动调速温控器或者电动三

通阀，建议首选风盘自动调速温控器，通过调节风盘风量恒定室内温度，不宜采用电动二通阀（当惟独一台风机

盘管工作时，通过制冷机的流量将严重不足）。因为家用中央空调系统大多为间歇运行且同时使用系数低，末

端设备容量远大于制冷机，通过风机盘管的流量严重不足，且供水温度不能稳定于设定温度，设计过程中应采

取措施

尽量保证通过风机盘管的流量并根据流经风机盘管的实际流量和最不利供水温度，对风机盘管性能进行校核计

算。［6］水流量控制也可采用介于定流量和变流量之间的混合方式,采用这种方式时,离主机近的部份风机盘管采用

电动二通阀，其他风机盘管采用电动三通阀，此时可省掉压差旁通阀，采用此种方式时应注意二通阀和三通阀的

配比。三通阀的数量过少，有可能导致主机因流量过低而保护停机。

（3）水路无故障设计

循环水系统故障在整个空调系统故障中所占的比重是比较高的，故障主要来源于机组、系统设计、系统安装等多

个方面。为了提高系统的可靠性，在机组设计和创造时，对于水系统的各个环节进行详细的分析和严格的控制是

非常重要的。如：a.系统排气。家用中央空调系统中的水流量比较小，少量的气体就会导致循环水中断，冻坏蒸

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发器或者形成保护，使系统无法正常工作，所以保证系统中的空气及时、彻底地排放非常必要。为此，在系统中

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般都安装有自动排气阀，但是由于家用中央空调大都是内置水泵、密闭式膨胀水箱，还有流量保护装置等，机组

内部水循环管路往往较为复杂，布置起来不是十分容易，特殊容易形成局部上凸的存气弯，导致在机组的运转过

程中，时常因为局部集气而浮现流量保护的现象，这在进行产品设计时是绝对要避免的。b.循环水的补充和排泄。

家用中央空调是一个家电化的产品，因此，所有的功能应力求机组自动完成，系统内循环水的补充也是这样，必

须使用自动补水阀根据系统的压力实时对系统进行补水。而对于系统内存水排放的考虑更是重要，特殊是对于单

冷机组，在冬季非使用期，必须排去系统内的积水，以免室外过于寒冷的气温冻坏系统管路。C.水系统监测和保

护。为保证机组正常高效运行，水系统管路上应设置相应的监测和保护设备。如机组进水口应设水处理设备和Y

型过滤器，以防水系统结垢和阻塞机组内的换热器；机组供回水管路上应装设温度计和压力表，以便于日常运转

检查；机组与水管连接处应配设软管，以减少机体的振动对系统管路的影响；为便于系统调试和水流量调节，空

调箱和风机盘管的支管切断阀宜选用有一定调节作用的截止阀或者球阀。

(4)一体式机组和分体式机组

空调主机可根据当地的气候情况选用一体式机组或者分体式机组，分体式机组将俯|换热器及循环水泵等放置在

室内机，可在室内卫生偶尔储藏室吊顶上安装，以防冬季冰冻现象发生。机组?但斗自带膨胀罐、水系统安全阀、

自动补水阀、排水阀等，用户可不必另行安装膨胀水箱，但室内机安装时应预留出一定的空间，以确保机组能进

行维修和保养。

(5)内置水泵及其补水定压

家用空气源热泵机组制冷容量不大,普通都采用内置进口循环水泵。空调主机内置水泵的流量和扬程应按照机组的

制冷量和保证最大数量风机盘管的正常使用来匹配。空调循环水系统补水定压，目前主要有两种方法即设置膨胀

水箱和采用气体定压膨胀罐。a.系统设置膨胀水箱。这种方式设置的膨胀水箱，运行可靠、造价低，在有条件时

应尽量选用此方式。主要问题是对于多层的集合式住宅或者公寓式建造，难以解决膨胀水箱的设置位置。b∙采用气

体定压膨胀罐。这种定压方法的优点是：膨胀罐的布置灵便方便，不受位置高度影响，通常放在机组内，减少施

工工作量。其主要缺点是设备较复杂、价格高、压力需要调节、可靠性不如膨胀水箱。7.新风处理对

于层高较高的别攀或者办公等商业用房，有条件时应采用新风空调箱或者板翅式全热换热器来处理新风。采用新

风空调箱时，新风普通处理到室内状态参数的等熔点。为减轻室内风机盘管的负担，新风最好处理到室内状态点

等湿线与90%相对湿度线的相交点。此外,设计中还必须重视通风的有效性:供给足够的新风量,恰当的排风量,理想

的送排风布局温和流组织有助于提高通风效率,改善室内空气环境。SARS的爆发使人们意识到空调设备系统应具

备应对生化污染的能力。首先是新风貌气口的位置选择要合适，必须确保新风貌气口周围环境洁净，所吸入的空

气为新鲜清洁的室外空气，严格防止与排风系统的气流短路；此外，在新风貌气口处目前普通只设初效过滤器，

这种设置对正常情况下大气中的灰尘过滤效率都不高，污染物的粒径可能比灰尘粒径更小，过滤效率可能更低，

所以为了有效的滤尘和滤菌，应该在新风貌气口设一台初效和一台中效过滤器的组合，这种过滤器组合的滤尘效

果明显，滤尘效率可达99.9%；其次，对于因灰尘多产生的污染，主要应对过滤器定期清洗、消毒或者更换，减

少过滤器上以及风管内的灰尘，对于空调系统的表冷器、凝结水水盘和加湿器定期进行清洗消毒。8.减振

降噪制冷空调设备的振动和噪音无疑是影响用户的一个重要因素，而且在家用制冷设备中表现得特殊突出。在家

用中央空调机组中，最重要的噪音源来自压缩机和风机，因此对这两个部件的噪声控制非常重要。机组整体设计

时必须考虑充分的减振降噪措施。对不满足室内噪音标准要求的室内机在设计安装时也应采取相应的措施。9.机

组防腐由于空调主机普通均安装在屋面或者阳台处，可能常年遭受日晒雨淋。特殊是我国部份城市的空气污染和

酸再严重，沿海地区空气中盐份较多，有的机组使用1~2年就已锈迹斑斑，严重降低机组的使用寿命。因此，厂

家在产品设计和用户在设备选型时应引起足够的重视。

10.结束语总之，空气源热泵用于家用中央空调系统时类似于家电产品，走向千家万户，必须具有高度的可靠性、

易操作性和低故障率，保证向用户提供一个安全、健康、高效、舒适、和谐的生活环境。

按照《采暖通风空气调节技术语标准》(GB50155-92),热泵被定义为能实现蒸发器与冷凝器功能转换的制冷机。我

们也可以称热泵为基于逆卡诺循环原理工作，既可以用来制冷，又可以用来供热的机组。热泵的分类多种多样，如

果按同热泵的蒸发器和冷凝器换热的介质不同分类，热泵可以分为：空气-空气热泵，空气-水热泵，水-水热泵、水-

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空气热泵、土壤-空气热泵及土壤-水热泵等，表1列举了目前工程上应用较多的四种热泵。其中空气-水热泵机组，即

空气热源热泵式冷热水机组在工程上的应用更为广泛。

示例

家用、空调，VRV、MRVsECo等一拖多空调系统

空气热源热泵冷热水机组，简称风冷热泵

水源热泵式冷热水机组

水源热泵式冷热风机组简称水环热泵

热泵机组的研究、生产与应用，在二十世纪七十年代才开始在美国等发达国家走上良性发展的道路。1980年我国在上

海自行设计与生产了第一台以R12为工质，压缩机功率为55KW的空气一水热泵机组，并投入了实际工程应用。向来至

二十世纪八十年代末，空气源热泵冷热水机组的研究、生产、应用在我国才有了较快的发展。刚开始，应用热泵的工

程主要为没条件设置锅炉或者地价房价太贵或者无空间设冷冻机房的建造，可供选用的惟独少数几个进口品牌的机组,

机组形式比较单一，多为活塞压缩整体式风冷热泵机组。这几年采用热泵的工程，无论在地域上或者在建造功能与规

模上都有了很大的突破，热泵机组的品牌、种类的选择空间大为扩大，既有许多进口品牌，又有不少国产品牌，有活

塞压缩式热泵机组，又有螺杆式机组，有整体式机组，又有模块式热泵机组，单台机组制冷量从3RT-4(X)RT,应有尽有,

而且机组的制冷、制热性能、质量、可靠性等都有明显的提高。

二、热泵特性

空气源热泵冷热水机组有如下特点：

1、空调系统冷热源合一，且置于建造物屋面，不需要设专门的冷冻机房、锅炉房，也省去了烟囱和冷却水管道所占

有的建造空间。对于寸土寸金的城市繁华地段的建造，或者无条件设锅炉房的建造，空气源热泵冷热水机组无疑是一

个比较合适的选择。

2、无冷却水系统，无冷却水系统动力消耗，无冷却水损耗。

空调系统如采用水冷式冷水机组，自来水的损失不仅有蒸发损失、漂水损失、还有排污损失、冬季防冻排水损失，夏

季启用时的系统冲洗损失，化学清洗稀释损失等等，所有这些损失总和约折合冷却水循环水量的2—5%,根据不同性质

的冷水机组，折合单位制冷量的损耗量为24/100RT∙h°这对我们某些严重缺少的城市来说，是一个比较可观的数量。此

外，相当一部份工程在部份负荷情况下冷却水循环量保持不变。或者根据主机运行台数，只作相应的台数调节。我们

以前的经济比较很少重视这一点。3、由于无锅炉、无相应的燃料供应系统，无烟气，无冷却水，系统安全、卫生、简

洁。

对于暖道专业来说，锅炉房最有可能存在安全隐患，此外，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，空气源热泵具有明显优势。

4、系统设备少而集中，操作、维护管理简单方便。一些小型系统可以做到通过室内风机盘管的启停控制热泵机

组的开关。

5、单机容量从3RT至400RT,规格齐全，工程适应性强，利于系统细化划分，可分层、分块、分用户单元独立

设置系统等。

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6,夏天运行COP值较水冷机组较低，耗电较多，冬季运行节省能源消耗。对于南京这样冬冷夏热城市的普通建造

而言，热泵系统的全年能耗低于水冷机组加锅炉的空调系统，但按目前的能源价格，热泵系统的全年运行费用高于水

冷机组加锅炉方案。

7、造价较高。作为空调系统的冷热源方面的设备投资，空气源热泵冷热水机组造价较高，比水冷式机组加锅炉的方

案的系统综合造价贵20-30%,如只算冷热源设备，热泵的价格约为水冷机+锅炉的1.5-1.7倍。

8、空气源热泵冷热水机组常年暴露在室外，运行条件比水冷式冷水机组差，其寿命也相应耍比水冷式冷水机组短。

9、热泵机组的噪音较大，对环境及相邻房间有一定影响。

热泵通常直接置于裙楼或者顶层屋面，隔振隔音的效果，直接影响到贴邻房间及周围一些房间的使用。合理的位置

设置与隔振隔音措施的到位，热泵噪音的影响可以基本消除。

10、空气源热泵的性能随室外气候变化明显。室外空气温度高于40-45,C或者低于-10~-15℃时,热泵机组不能正常工

作。

三、热泵出力与气候

在额定工况下，气温35℃,出水7℃,空气源热泵夏季制冷性能系数CoP值在30摆布，冬季（空气7℃,出水45°C）如不计

化霜损失，制热系数CoPH值也在30摆布，空气源热泵的制冷、制热性能与室外气候有直接的关系,空气源热泵冷热水

机组供冷能力随室外温度的升高而降低，机组消耗功率随室外环境温度的升高而增加。当室外空气温度增至40℃时，

制冷量普通要下降5—7%摆布。空气源冷热水机组正常制冷的上限温度普通在40-45'C,个别品牌设有冷凝器风扇速度

逐步控制系统，最大允许室外温度可达50℃摆布。需要指出的是，跟冷却塔不一样，制冷工况下相对湿度对空气源热

泵没不利影响，相反，相对湿度大，对冷却有利。南京夏季相对湿度较高，所以实际上风冷与水冷在冷却效果的差异

上，比人们想象的要小。空气源热泵冷热水机组的制热特性更为复杂，当盘管表面温度低于空气露点温度时，空气会结

露，此时盘管表面发生了相变换热，有利于提高热泵机组的制热能力，但当盘管表面温度低于空气冰点温度（0℃以下）

时，如果空气中的相对湿度同时达到某一程度，盘管表面就会结霜，如不及时化霜，霜层会越结越厚，影响空气实际

流通量，并妨碍了盘管上的热交换，重者会结冰，压缩机浮现低压保护停机。对应不同迎面风速温和候条件，热泵机

组室外侧空气盘管上湿空气存在着三种状态，即结霜区，凝露区，干冷区（不结霜也不凝露）。结霜转变曲线，它与焰湿

图上的等湿球温度线接近。当迎面风速为2.5M/S、环境温度为0℃、相对湿度为73%时，盘管上即开始结霜,如将迎面风

速提高至4M/S,环境温度为0℃,则相对湿度达82%时，盘管才开始结霜，提高风速可减缓积霜。面风速为2M/S时，室

外空气干球温度在0—5℃,相对湿度>85%时结霜最为严重，当∖w<-5°C时，结霜速率减慢，这是由于此时空气中含湿量

已明显减少。

热泵机组盘管上浮现结霜，会影响机组的正常有效的供热，故必须定时化霜。目前大部份机组采用反向循环来化霜，

此时不仅这一部份压缩机住手供热运行，而且作制冷运转，故系统供热量受明显影响。结霜严重时，平均半小时化一

次霜，一次化霜的时间为5分钟摆布，因化霜减少的供热量达17%摆布。此外，室外温度降低时，热泵机组的出力明显

减少。0匕条件下，热泵机组的实际出率为额定工况下的70%摆布。-6匕情况下，出力惟独额定工况下的62%摆布，-10°C

条件下供热量惟独额定工况下的55%摆布。雨雪寒冷天气对热泵出力有明显影响，重则影响正常运行，一些用户采用人

为延长化霜时间、浇温水等方法去除冰霜。环境气温低于-Kre--15℃时，热泵机组普通都不能正常运行。

南京地区夏季热、冬季冷，湿度又高,1993年冬季气温低于-5℃共有69个小时,白日8:00-18:00时段气温低于-50C共有7

个小时。1994年夏季气温高于37。共有10个小时.1993年、1994年,冬季热泵处于结霜工作区分别有1613小时和1527小

时（换热器迎风面风速为2Om∕s）,如只计及白日8:00-18:00时段,1993年、1994年,冬季热泵处于结霜工作区分别有711小

时和653小时（换热器迎风面风速为2.0m∕s）.平均计,南京地区空气源热泵机组结霜时间在1500

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小时摆布，如只在白日运行，则全年结霜时间累计在680小时摆布.如提高盘管迎面风速至3M/S,空气源热泵机组结霜时

间在1300小时摆布，如只在白日运行，则全年结霜时间累计在600小时摆布.

四、热泵应用

南京是个夏季热、冬季冷，湿度又高的城市，仅管许多人对南京地区冬季热泵供暖的可靠性和合理性持一定的怀疑

态度，但由于空气源热泵的上述某些优点，空气源热泵冷热水机组在南京的发展也相当的快。二十世纪九十年代初南

京就有工程开始采用空气源热泵冷热水机组。至1995—1998年投入使用的空气源热泵数量明显增加。据我们目前掌握

的资料，南京采用空气源热泵冷热水机组为空调系统冷热源的工程目前有250项摆布。其中，某设计院这几年选用热

泵为冷热源的项目约有35项之多，占该院空调工程项目数的30%摆布。某工程师一个人先后有近K）个项目采用了空气源

热泵冷热水机组作为空调冷热源。在我们所了解的以空气源热泵冷热水机组为冷热源的项目中有商场、写字楼、办公

楼、酒店、厂房、综合楼等。

需要指出的是，这里指的进口为外资独资组装或者原装进口产品，此外，国产份额（工程项目数量）占的比例较高跟

某时期某台资企业南京较好的销售业绩有关系，近来，工程用热泵机组进口产品的市场占有率有上升之趋势。虽经过

多年的消化，工程用热泵机组市场并没有象家用空调一样，国内企业没有取得优势地位，这是很值得我们思量的问题。

从调查的结果看，这几年空气源热泵冷热水机组在南京的发展很快，且大多数工程的热泵空调系统还是能基本满足

所需的制冷供热要求的。下面就几个典型工程的情况作些介绍。长江贸易大楼1991年设计，1994年建成投入使用的现

代化写字楼，大楼建造面积约3.5万m2,建造总高度95米，其中地下一层，地上23层。外围护结构为全玻璃幕墙。大楼

选用6台美国约克公司AWHC-200热泵机组6台，装机额定制冷量为3672KW（1044RT）,面积冷指标为105W∕m2,

热泵额定制热量为107W∕m20热泵机组置于主楼顶层屋面，系统配置8台水泵，每台泵的循环水量为200m3∕h,扬程为

32mH2Oo热泵与水泵分别并联再串联，各热泵进出水管直接与分集水器连接，水泵置于室内.

热泵机组采用弹簧减振器减振，水泵也采用弹簧减振台座减振。空调系统末端设计为变水量，主机为定水量台数控

制。据现场调查和测量，大楼工作人员对空调满意度较高，夏季某天在吸气温度40℃情况下（局部排除有短路吸入现

象），系统出水7.58℃,回水12℃,水温差为4.42°C（热泵运行5台，水泵运行3台，尚有少数楼层未投入使用），室内

基本满足26。C的设计要求。1999年冬天某天下大雪，现场测得系统供水温度在39-40°C范围波动，某南面房间室内温

度维持在23℃。冬季恶劣气候，人工设定化霜时间间隔为30分钟，化霜时间持续5分钟。个别天气浮现早上不能正常开

机时，管理人员先设定制冷化霜工况，再进入供热工况。由于热泵机组置于主楼敞开屋顶，通风条件良好。但因女儿

墙较高，个别热泵浮现了部份气流短路的现象。气流短路的现象在冬天更为明显，这种现象通过化霜时的水雾流轨迹

很容易观察到。约克公司标准型热泵机组（200RT）的噪音在82dB（A）摆布，但由于热泵位置较为合适，土建处理、减

振措施都较为妥当（女儿墙较高，热泵与疏散楼梯为水泵房所隔，与疏散楼梯口有一定的水平距离），这些综合措施使

热泵机组较大的噪音并未对大楼产生明显影响，在热泵所在楼层的电梯厅测得的噪音在45dB（A）摆布，在紧贴热泵下

部的办公室，噪音也在45dB（A）摆布，吊顶内噪音约为50dB（A）摆布。可见该工程减振隔音的综合措施收到明显效果。

某外贸公司办公大楼建造面积约2.7万m2,共21层，总高度为90米，大楼外围护结构为半玻璃幕墙结构，大楼于

1996年1月开始建成美投入使用。大楼选用美国约克公司生产的AWHC-200型热泵机组4台，额定总制冷量为2448KW,

额定供热量为2500KW,折合单位面积冷指标91W∕m2,供暖面积指标93W∕m2（对应热泵额定工况，气温7℃,出水45℃）。

热泵置于塔楼顶层，顶层屋盖为三角形水平开口百叶坡顶。系统选配5台IS125-100-400型水泵5台，水泵额定流量为

100m3∕h,额定扬程50mH2O,机电功率30KW,水泵4用一备，水泵机组先并联后再与并联连接的热泵组串联。该空调系

统采用了系统变水量空调自控方式。大楼尚有部份的楼层尚未投入使用，已开通的房间的温度、湿度基本能满足设计

和人员舒适的要求。但由于过分强调外形美观，将设置设泵的屋顶层罩上三角形水平百叶顶盖，使热泵通风不畅，由

于大量的气流短路，较热天气无法正常运行，后将热泵所在楼层以热泵排风机出风口为界，将空调划成上下两部份。

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斜屋顶上部份百叶作为排气用，斜屋顶下部份百叶作吸气用。情况虽有改善，但由于百叶为水平，故排吸气流短路的

现象较明显，热泵高低压保护性停机时有发生。水泵的配置也过大。造成系统运行费用据高不下。夏天现场测试表明，

在室外环境温度为33℃条件下，某台热泵机组由于气流短路，实际吸气温度达到45℃摆布，主机吸气温度达到45℃时，压

缩机开始浮现保护性停机。此外，主机进出水水温差实测平均值在3℃摆布，说明水泵配置偏大。为了保证高效运行，管

理公司在热泵换热器侧上方增设喷淋管喷水雾，在夏天能收到一定的效果。冬天，对发生结霜严重的热泵，实行强制

化霜方式。此外，由于土建构造的特点等，原因热泵水泵房的噪音在离机房5层楼之远的电梯厅尚能听到机房噪音(

45~50dBA)«可见，虽然，同样品牌的同类型热泵，由于不同的土建分隔处理和设备的隔振方法的不同，会有明显不

同的影响程度。

明日大酒店，建造面积约7800M2,其中20%摆布为酒店公共用房80%摆布为客房。酒店共选用3台IlORT热泵，实际

只用2台。冬季使用效果良好，某晚，室外温度O2°C,天气多云，热泵出水温度维持在39-41°C,客房内温度可达25℃。下

雪天气，热泵仍能正常运行。使用至今曾经有过一、二次结霜比较严重，自动除霜艰难，管理人员用顶层生活用锅炉

热水冲淋后，一切正常。热泵置于酒店顶层屋顶，三台水泵置于热泵旁的室外平台，与热泵一一对应，即每台泵与热

泵串联后再并联。与热泵相邻的楼层为酒店内部办公用房，其室内噪单约为45-5OdB(A),冬天个别雨雾寒冷天，由于

橡胶隔振垫被冻，隔振效果减弱，其紧贴楼层噪音有所增加。但由于热泵未紧贴客房布置，客房未受明显影响。实际

运行表明，系统开2台热泵已足以满足空调要求，冬天极个别的恶劣天气才需开3台热泵。

五、应用中的问题

在所调查的项目中，虽然大多数工程的热泵还是能满足制冷供暖的基本要求，但能同时符合设计合理、投资及运行

经济、减振隔噪效果明显，冷暖效果优良等耍求的项目极少。不少工程也存在着这样、那样的问题。主要可归纳为：

1、热泵质量及售后服务问题

2、设计方面的问题(a.方案不合适;b.主机选择不当;c.主机位置不当;d.水泵等设备匹配不当;e.水系统组织不当)

3、安装质量问题

4、业主决策的主观性

5、运行与维护管理不善

六、结论：

1、空气源热泵冷热水机组在南京地区可以作为空调系统冷热源之一应用于各类工程；

2、普通情况下，按夏季负荷选定的热泵能满足冻季负荷要求，可不另设辅助加热器，但所选热泵应有良好的制热

性能，热泵组应有不小于4-6个独立的制冷回路。此外建造围护结构应有良好的保温性能；

3、热泵系统的全年能耗低于水冷机组加锅炉的空调系统，但按目前的设备与能源价格，热泵系统的投资及全年运

行费用高于水冷机组加锅炉方案。是否选用热泵型冷热水机组作为空调系统的冷热源，应根据各工程的具体特点作技

术经济综合比较，并结合业主的具体要求而定。客房、病房、较大型工程慎用；

4、采用热泵的工程应充分考虑其制冷与供热特点，应充分注意其噪音和振动的影响及相应措施，应保证良好的通风

条件,应合理设计系统,优化各设备之选配,努力使投资和系统全年能耗最省；

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5、尚有不少工程存在不少问题，急需加于解决，以改善效果，减少能耗，效益可观。

空气源热泵与太阳能热水器，锅炉相比之优点所在

1合用范围广：合用温度范围在-10∙4(ΓC,一年四季全天候使用，不受阴、雨、雪等恶劣天气和冬季夜晚

与太阳能热的影响；

水器相比

2运行成本低：在春、夏、秋季阳光较好时，运行费用高于太阳能热水器，但在阴雨天和夜晚，热效率远

远高于太阳能热水器电辅助加热。全年平均下来，常规太阳能辅助系统全年耗能比热泵热水器全年总耗能

还要高出不少；

3可连续加热：可连续加热，持续不断供热水，满足用户需求；

4安装方便，美观：外形与空调室外机相似，适合于大中城市的各种建造，对于大型中央供热问题，热泵

热水器是最好的选择；

5可解决从儿十公斤到几十吨的厂用，学校，医院，洗浴中心，宾馆等生活用水。

:热效率高：空气源热泵热水器热效率全年平均在300%以上，而锅炉的热效率不会超过80%；

生活锅炉

运行费用低：与燃油，燃气锅炉比，全年平均可节70%的能源，加之电价的走低和燃料价格的上涨，

相比之行费用低的优点日益突出；

3环保：空气源热泵热水器无任何燃烧排放物，制冷剂选用了环保制冷剂R404A,对臭氧层零污染，是较

好的环保型产品；；

4运行安全，无需值守：与燃料锅加相比，运行绝对安全，而且全自动控制，无需人员值守，可节省人员