低温空气源热泵供暖及未端系统的设计

主讲：邓有源

一、空气源热泵系统设计：

1.1 系统组成和适用范围

*系统组成——为多专业的集成系统

空气源热泵冷热水机组：低温热水辐射地面（冬季主要供暖末端）风机盘管或者直接膨胀式空调室内机（冬季辅助供暖末端、夏季空调末端）

空气源多联式热泵热水机组（冷热源）：生活热水热泵或太阳能生活热水系统辅助热源

*空气源热泵+低温热水辐射供暖地面（户内供暖的主要末端设备）是联合系统的基础组成部分。

*空气源热泵+风机盘管等空调末端，进行夏季空调供冷，且在个别房间地暖供热量不足时，结合风机盘管等空调末端进行辅助供暖，是联合系统的延伸组成部分。

*系统配置的优势

-空气源热泵机组与以自然和辐射方式散热的热水供暖地面相结合的系统，与热风供暖末端设备相比，从室内舒适性角度具有很大的优越性，因此，采用“热水”机组，而非“热风”机组。

-考虑空气源热泵机组的供水温度受限制，及提高设计工况的能效比（COP）的需要，应采用低温热水供暖，辐射供暖地面相对于对流散热器，对水温的要求低、舒适性好只有在单位面积热负荷过大的主要房间地面相对于对流散热器，对水温的要求低、舒适性好。只有在单位面积热负荷过大的主要文章地面供暖不能满足要求时，可利用房间内的风机盘管或直接膨胀式空调室内机作为供暖设施的补充。

-空气源热泵机组同时作为夏季空调冷源，不需要另外设计或由用户自行设置其他空调制冷设备。

-夏季空调系统末端采用风机盘管机组或直接膨胀式空调室内机，相对于地面或顶棚辐射供冷等，系统简单、室温控制灵活、对房间湿度适应性强。

-空气源热泵作为生活热水热源或太阳能生活热水辅助热源，比直接电加热系统节能。

- 一机多用，可分户灵活控制，可方便地进行分户计量，促进行为节能。

1.1.2设计中选用产品时应注意几点：

*“住宅户式空气源热泵和太阳能供热系统应用技术导则”分布实施，

-机组应能够在不低于-15℃的环境里进行供热、设计工况的供热性能系数COP不低于2.0.是确定空气源热泵热水机组可作为北京地区供暖热泵的一个重要参数。

*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（干球温度7℃，湿球温度6℃，）冷热水热泵机组名义工况的最低制冷性能系数额定制冷量>50KW，COP不就低于2.6

1.1.3 标准工况能效比测试数据：

（1）以上热水工况参数在环境温度20℃，水温从15℃升到55℃测定。

（2）制冷工况参数在进水温度12℃，出水温度7℃，室外环境温度35℃测定。

（3）制热工况参数在进水温度40℃，出水温度45℃，室外（环境温度）干球温度7℃测定。

*实际上制热量能效比随干球温度、温球温度变化的。、如果选择低温空气源热泵机组单台制热量时，应参照当地的气象资料，查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;当室外计算干球温度-10℃的地区，应采用低温空气源热泵机组。

*夏季名义工况的制冷性能系数（能效比），为室外干球温度为35℃，供水温度为7℃，单位名义制冷量时的水容量为0.172m³/(h.kw)(相当于5℃供回水温差)时的机组供冷量（w）与室外主机输入功率（w）之比。

-说明：应按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；

*循环泵应满足系统冬季设计供热工况和夏季制冷工况所需流量和扬程的较大值；冬季地面供暖系统和夏季风机盘管系统循环泵系统阻力应匹配；选择开式水箱或闭式承压水箱时应考虑系统阻力的不同。

*供暖系统主要末端设施宜采用热水地面辐射供暖；供回水温差不宜大于5℃，且不宜小于3℃。限制温差下限不小于3℃是为了避免选择过大设备，否则定弄水泵流量过大会产生小温差大流量的不节能现象。

*注意选对机组

无论增焓、变频、双级压缩技术，设计得不能根据标准工况下的（产品样本）供热选用机组，而应该按照用户所在地区的供暖设计工况及热泵在所需供水温度下的供热量来选用机组，这样空气源热泵才会是实现它节能效果。

*过低运行电压，严重制约空气源热泵供热的出力，应引起关注

这种现象，特别是农村，大批量设备集中用电时，无论（380、220V）运行电压不稳，过低，不但出现制约空气源热泵供热的出力，没有保护措施有可能会产生烧毁设备

1.1.4空气源热泵供暖末端多样化问题

*有人提出空气源热泵供暖选用末端多样化问题

例如：1、风机盘管供暖 2、散热片供暖 3、地板辐射供暖 这种类似提法不太科学。

-空气源热泵冬季在室外较低温度的供暖设计工况下，冷凝温度和供水温度有一定限制，因此，设计水温不能过高。

-空气源热泵冬季生产的热水温度35℃~45℃。供水温度45℃以下，供回水温差5℃，且不宜小于3℃。

-风机盘管供暖供水温度60℃以下，供回水温差10~12℃。

-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℃。

-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JGJI42-2012附录B1.3给出地面采用不同的导热系数、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

问题的提出一

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

当采暖导热系数为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

1.1.5 适用范围

-根据相关标准，目前北京等市区和近郊的多层和高层住宅冬季仍应以集中供热为主，但该系统为这些建筑提供了又一种可供选择的节能供暖空调方案。

-对于无集中供热和燃气条件的远郊县住宅、独立式住宅等，相对燃煤供热和电直接供热，采用空气源热泵（结合太阳能）作为供热热源，在保证北京地区的环境保护和节能方面都有不容置疑的优势。

-可以部分采用联合系统。例如：当建筑另设置集中生活热水供应系统时，空气源热泵可仅作为户式独立空调供暖的冷热源。

1.1.6集成系统工程的分工和协作

集成系统的整体设计：应由建筑设计单位的相关专业（暖通、给排水、建筑等）配合完成

集成系统各部分的供货和二次深化设计

-供暖和空调系统的空气源热泵机组、制冷剂-水换热装置（包括循环水泵、水系统定压膨胀设备）、多联机组的直接膨胀式空调室内机、制冷剂和水系统配套附件、自动监控系统及其配套装置（包括供暖空调的室温控制）应由同一生产企业或供应商配套供应和进行深化设计。

-如采用太阳能供应生活热水，其集热、贮热与供热、辅助资源（包括备用电加热）和自控系统，及其各系统设备和配套附件，应由同一生产企业或供应商配套供应并进行深化设计。辅助加热热源水系统自控系统，应与空气源热泵承包单位密切配合进行设计。

-同一热水供暖地面工程的加热部件，以及分水器、集水器（包括连接件）应配套，加热部件及其管件应由同一生产企业或供应商配套供应。