Kaiyun官方网站登录入口网址 空气源热泵供暖技术的全面解析

近两年“煤改电”市场呈现井喷式发展状态，主要原因可以归结为两个方面：一方面，雾霾频发、环境污染、能源短缺等问题严重影响人民群众生活健康；另一方面，我国开始加快城镇化和新农村建设发展步伐。根据《北方冬季清洁取暖规划（2017-2021年）》kaiyun中国登录入口登录，到2019年，北方地区清洁取暖率要达到50%，到2021年，北方地区清洁取暖率要达到70%。空气源热泵作为煤改清洁能源的推动力量，逐渐得到政府和用户多方面的认可。在推行热泵集中供暖过程中，难免会遇到如何获得政府补贴、系统如何设计、不同终端系统的设计要点、如何提高热泵行业从业人员的专业技能等难题。 因此，空气源热泵集中供暖应深植建筑技术，树立企业品牌，减少产品售后服务，使热泵行业更加正规化、标准化、品牌化的方向发展。

本文主要讲述热泵的概念以及空气源热泵供暖的机理。

一块看上去像空调室外机的铁块，如何能“凭空”送来热量，让你的房间温暖如春？不管你是用户，还是经销商，你真的了解空气源热泵吗？

首先Kaiyun官方正版下载，什么是热泵？它是一种可以从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，并通过电能提供人们可以利用的高品位热能的设备。简而言之，热泵是一种将自然界的能量“运输”到我们需要的地方，比如供暖的技术。

热泵根据吸收能量来源（热源）不同可分为空气源热泵、水源热泵、地源热泵等。空气源热泵凭借其多种优势，被广泛认为是未来最具发展潜力的新能源技术之一。

1、空气源热泵工作原理

以空气源热泵在采暖中的应用为例，在热泵机组中专门放置了一种吸热介质——制冷剂，其液化状态下低于-25℃，与外界温度存在温差，因此制冷剂可以吸收外界的热能，在蒸发器内部蒸发汽化，通过热泵机组中压缩机的运转使制冷剂的温度升高，再经过冷凝器，制冷剂由汽化状态转化为液化状态。在转化过程中，会释放出大量的热量，并传递给水箱中的储备水，使水温升高，达到产热水的目的。之后，制冷剂经过膨胀阀节流，再次变为低温液体，输送到蒸发器进行下一个循环。

机组组成、运行方式及原理：DeFino热泵热水器机组由制冷循环组成，包括主机和冷凝器两部分。主机包括蒸发器、风机、压缩机和膨胀阀；冷凝器是一个保温箱或热交换器，内有冷凝盘管。制冷剂在蒸发器中吸收外界空气的热量，通过热泵循环在冷凝盘管中放出热量，加热水箱中的水。水箱保温层采用闭孔橡胶海绵或聚氨酯泡沫，保温性能好。图1是空气源热泵的工作原理之一。

这个由两个等温过程和两个绝热过程组成的循环后来被称为“卡诺循环”。

逆卡诺循环是卡诺循环的逆过程，在低温下做功吸收热量，在高温下做负功释放热量。将功转化为热量也是所有热泵的工作原理，包括空气源热泵。同时，这也是我们日常生活中常见的空调、冰箱等制冷系统的工作原理。逆卡诺循环也包括四个步骤，都是可逆过程：绝热膨胀，系统对环境做功，温度降低；等温膨胀，系统从低温环境中吸收热量，对环境做等于热量的功；绝热压缩，系统对环境做负功，温度升高；等温压缩，系统恢复到原始状态。在这个过程中，系统向高温环境中释放热量，环境对系统做等于热量的功，即负功。

理论上，只要制冷剂的液化温度与环境温度有温差，就能吸热，但在实际使用中，还是受到很多因素的制约，图2为空气源热泵工质循环原理。

2.空气源热泵关键技术

从空气源热泵的工作原理我们可以找出几个关键词：制冷剂、蒸发器、压缩机、冷凝器、热交换器、膨胀阀等，它们都是热泵机组的关键部件。

制冷剂大家都很熟悉，最常见的就是氟利昂，氟利昂曾一度与臭氧层的破坏联系在一起。制冷剂的作用就是通过自身物理性质的转变，在封闭系统中吸收热量、释放热量。目前空气源热泵机组最常见的制冷剂有R22、R410A、R134A、R407C。制冷剂的选择如果无毒、无爆炸性、对金属和非金属无腐蚀性、蒸发潜热大、对环境无害是最理想的。

压缩机是热泵机组的“心脏”，理想的热泵压缩机能在低至-25℃左右的寒冷环境下稳定运行，保证冬季能提供55℃甚至60℃的热水。在反应压缩机性能方面，不得不提的是喷射增焓技术。普通空气源热泵热水器在环境温度低于-10℃时，很难正常运行。低温工况对热水器的运行效率影响很大，容易造成热水器部件的损坏。低温工况下，压缩比增大，吸气比容增大，导致排气温度过高，制热能力下降，性能系数降低，严重时会造成压缩机损坏等问题。因此，针对低温工况下的运行，可以在热泵热水器的运行系统中增加补风增焓、双级压缩等一系列措施，提高系统的运行效率。

喷射增焓系统是由喷射增焓压缩机、喷射增焓技术、高效过冷器组成的新型系统，这三种技术的结合可以提供高效的性能，是一个有机的整体。喷射增焓压缩机采用两级节流中间喷射技术，利用闪蒸器进行气液分离，达到增焓的效果，在中低压时压缩喷入混合冷却，高压时再正常压缩，以增加压缩机排气量，达到提高低温环境下制热能力的目的。高效过冷器在整个系统中也起着关键的作用，一方面在节流前对主循环回路中的制冷剂进行过冷，增加焓差； 另一方面对辅助回路中的低压低温制冷剂（该制冷剂将从压缩机中部引入，直接参与压缩）经电子膨胀阀减压后进行适当预热，达到合适的中压，提供给压缩机进行二次压缩。图3为空气源热泵热水器。

喷射再热系统由喷射再热压缩机、制冷剂喷射管路和高效过冷器组成。通过增加压缩机在低温工况下的回风量，使其制热能力提高20%。喷射再热系统经闪蒸器、经济器产生制冷剂蒸汽，同时对主循环制冷剂进行冷却，不但降低了排气温度，而且降低了其排气过热度，缩短了冷凝器气相换热区长度，增加了两相换热面积，提高了冷凝器的换热效率。在产生蒸汽的同时，还提高了制冷剂在节流前的过冷度，使蒸发器中制冷剂吸收的热量增加，从而提高了制热能力。

可见，每个零部件的质量和效率都很重要，但作为一项清洁能源技术，最终决定空气源热泵工作效率的并不是某一零部件的质量，而是各个零部件之间能否实现最优的设计组合，实现最高的COP值。

假设在北方严寒地区，一台空气源热泵配备了目前世界上最先进的压缩机，可以保证机组在-20℃开始制热。但是，如果运行一段时间后，由于其非智能化霜技术，室内制热温度可能极不均匀，甚至会因为频繁化霜而直接停止制热。因此，越来越多的企业深刻认识到热泵生产和应用中系统化思维的必要性和重要性。

此外，考虑到消费者使用空气源热泵供暖时的整体舒适度，机组降低风机运行噪音也是非常重要的。

3、空气源热泵优缺点分析

空气源热泵机组的热效率一般在3-5左右。以温升40℃计算，生产一吨热水约需耗电9-15度，而普通电加热则需耗电52度左右。节能型空气源热泵在供暖节能方面的重要优势也是其受到广泛关注的重要原因。

与燃气等其他供暖方式相比，采用空气源热泵作为独立供暖系统，在安全性、综合成本、使用寿命、使用条件限制等方面都有明显的优势。特别是空气源热泵系统既能满足冬季的供暖需求，又能满足夏季的制冷需求。所采用的能源是最普及的电能，相比之下燃气炉受到供气量、供气管道等诸多限制。从环境角度来说，燃气炉毕竟还是会排放CO2，而且会消耗可用于其他用途的高品位能源，而空气源热泵则消耗电能。虽然目前我国大部分电力来自非清洁能源煤炭，但随着核电、风电、太阳能发电和水电的进一步发展，我国电力将越来越清洁。

另一方面，就目前的应用现状来看，空气源热泵最大的劣势在于其制热能力和能效比随着热源侧（室外环境）温度的降低而衰减。理论上，当室外温度降至-25℃时，大部分空气源热泵机组的能效比在1：1.3左右，节能效果并不理想。而目前市场上推出的专门针对严寒地区的超低温空气源热泵，在-15℃以上的环境下已经可以保证1：2以上的能效比，大大拓宽了空气源热泵供暖系统的应用范围，特别是对于没有天然气等边缘地区。 2017年Kaiyun官方网站登录入口网址，北京已完成700个平原村煤改清洁能源改造实施工作，优先确保朝阳、海淀、丰台、石景山、大兴、通州、房山区完成改造，10月底前所有平原村将实现基本“无煤”。