隨著暖通技術(shù)的發(fā)展，地暖作為較高舒適度、安全性、美觀、兼具隔音等特點(diǎn)，越來(lái)越受到人們的喜愛(ài)，特別是長(zhǎng)江以南地區(qū)，更是成為了一種時(shí)尚。進(jìn)入地暖行業(yè)的企業(yè)也越來(lái)越多，地暖公司數(shù)量呈倍增趨勢(shì)，如上海市有地暖公司1000多家、南京有近600家地暖公司，2010年較2008年增長(zhǎng)了50%。在此市場(chǎng)背景下，諸多空調(diào)企業(yè)也紛紛涉足地暖市場(chǎng)。從全國(guó)各地的大金PROSHOP店、美的、約克空調(diào)銷(xiāo)售安裝等企業(yè)來(lái)看，大約60%以上的空調(diào)安裝企業(yè)進(jìn)入了地暖市場(chǎng)。
一、空調(diào)+地暖模式正逐漸成為一種趨勢(shì)。
隨著熱泵企業(yè)清華索蘭、約克、東芝、特靈用于供暖方面的成功案例大量涌現(xiàn)，知名空調(diào)企業(yè)：格力、大金、美的也紛紛進(jìn)入了這個(gè)領(lǐng)域。如大金2009年推出VRV機(jī)組，采用大金直流變頻技術(shù)，渦旋式壓縮機(jī)，利用空氣為熱源，R410A新冷媒為制冷劑，新型熱回收技術(shù)，大大的節(jié)省了能耗。隨即，格力、美的也推出了美的空氣能熱泵熱水機(jī)。
高效末端技術(shù)的發(fā)展，促使供暖出水溫度低于40℃成為了現(xiàn)實(shí)，實(shí)現(xiàn)了供暖低溫化，空調(diào)加地暖的機(jī)組使用更加穩(wěn)定，極大地延長(zhǎng)了機(jī)組的使用壽命。另外，同高效末端薄型地暖模塊相結(jié)合，該機(jī)組具有高效的節(jié)能性能是其成為趨勢(shì)的第二大原因。
空氣源熱泵由于空氣側(cè)的換熱器體積相對(duì)龐大，故供熱規(guī)模較小，一般單臺(tái)在7kw-70kw范圍內(nèi)，但是有趨勢(shì)為利用螺桿機(jī)，單臺(tái)可達(dá)到700kw。所以空氣源熱泵有特別適應(yīng)中小型公建的優(yōu)點(diǎn)。
（一）空氣源熱泵的優(yōu)勢(shì)
1、空氣是可再生的清潔能源，唾手可得，免費(fèi)使用。與水源、土壤源相比，不涉及地質(zhì)資源限制，也不污染地下水。
2、無(wú)需特設(shè)機(jī)房，安裝方便，大型可裝在屋頂節(jié)省占地。
3、初投資相對(duì)于水源、土壤源低。
4、類(lèi)似普通空調(diào)機(jī)，操作方便，無(wú)需專(zhuān)管技術(shù)人員。
5、可按戶計(jì)量，收費(fèi)方便，用戶使用自主性強(qiáng)。適宜用在小型用戶。
（二）空氣源熱泵技術(shù)發(fā)展歷程
在上世紀(jì)七十年代，空氣源熱泵技術(shù)已經(jīng)初步成熟，80年代開(kāi)始大量進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)的是所謂“空氣-空氣”式的，或者說(shuō)其機(jī)組的蒸發(fā)器（吸熱端換熱器）和冷凝器（放熱端換熱器）都是以制冷劑與空氣進(jìn)行熱交換。如當(dāng)時(shí)的窗式、分體式，及“一拖多”等。這種機(jī)組的供熱范圍不能太大，如果構(gòu)造中央空調(diào)系統(tǒng)，則必須以熱風(fēng)為輸送介質(zhì)。熱風(fēng)的輸送體積大，噪音大，且輸送動(dòng)力大，輸送半徑小，更不能形成區(qū)域供應(yīng)。后來(lái)大金的VRV系統(tǒng)在一定程度上解決了這一問(wèn)題，但相對(duì)來(lái)說(shuō)，技術(shù)、構(gòu)造較復(fù)雜，且造價(jià)偏高。
z*先興起的用“戶式中央（熱泵）空調(diào)”，它以水為供熱介質(zhì)。擴(kuò)大了供熱范圍，多用于大面積的住宅，不過(guò)它的供暖末端裝置是“熱風(fēng)”。由于多級(jí)的熱交換，又由于熱風(fēng)供暖要求的水溫不宜低于40-42℃，所以這種熱泵裝置在室外大氣溫度低于-5℃時(shí)，必須加電補(bǔ)熱才能應(yīng)用。此外，熱風(fēng)供暖的室內(nèi)溫度場(chǎng)上高下低，不但人體不舒適，而且能耗較大。
之后，2002年經(jīng)我國(guó)建設(shè)部鑒定的國(guó)內(nèi)s*創(chuàng)技術(shù)是空氣源熱泵地板采暖。使空氣源熱泵采暖技術(shù)從只能適應(yīng)長(zhǎng)江流域擴(kuò)大到黃河流域，并獲得冬季采暖節(jié)能60%的可喜結(jié)果。
（三）高效末端技術(shù)的發(fā)展
高效末端技術(shù)源自德國(guó)，由安貞暖通、圖博節(jié)能科技引入我國(guó)，并根據(jù)我國(guó)的氣候、地域特點(diǎn)改變其結(jié)構(gòu)，使之具有節(jié)熱效率高、散熱均勻、整體薄、z*安全的鋪設(shè)方式和運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)。它的核心是通過(guò)提高單位散熱面積z*大化來(lái)滿足“供熱低溫化、制冷高溫化”的散熱制冷末端，經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)供熱溫度只需35℃以下就可滿足室內(nèi)20℃的溫度需要，設(shè)計(jì)匹配溫差是3～5℃。從而使空氣源熱泵采暖難度大大降低，真正實(shí)現(xiàn)了普及化。市場(chǎng)上這類(lèi)產(chǎn)品的品牌有安貞、圖博、愛(ài)迪生等，在南方和北方市場(chǎng)已進(jìn)行大面積施工應(yīng)用。
二、空氣源熱泵地板采暖應(yīng)用的技術(shù)分析【1】
如前所述，目前空氣源熱泵有兩種可在寒冷地區(qū)供暖，一是空氣-空氣系統(tǒng)，另一種是空氣源熱泵地板采暖系統(tǒng)，后者構(gòu)造較簡(jiǎn)單舒適并節(jié)能。但眾多的人對(duì)它的技術(shù)可行性存在疑慮，集中起來(lái)有三點(diǎn)，以下提出并進(jìn)行分析。
（1）在寒冷地區(qū)，或者說(shuō)大氣溫度低于-5℃后，供水溫度就要降低。其實(shí)在壓縮機(jī)允許的運(yùn)行工況范圍內(nèi)，當(dāng)機(jī)組的出力與供暖負(fù)荷平衡時(shí)，供水溫度不會(huì)下降。
（2）壓縮機(jī)允許的運(yùn)行工況見(jiàn)表1
（表1 全封閉渦旋壓縮機(jī)的使用范圍）
類(lèi)型蒸發(fā)溫度℃ 冷凝溫度℃ 壓縮比 高溫型 -23.3～12.5 27～60 ＜6 中溫型 -23.3～0 27～60 低溫型 -40～-12.5 27～60
項(xiàng)目制冷工質(zhì) R12 R22 R717 z*高冷凝溫度℃ 50 40 40 相應(yīng)表壓力Mpa ≤1.14 ≤1.48 ≤1.49 蒸發(fā)溫度范圍℃ -30～10 -40～5 -30～5 相應(yīng)壓力表 0.0025～0.33 0.0076～0.5 0.22～0.43 吸氣溫度℃ 15 15 T0+(5～8) 活塞z*大壓力差Mpa 1.2 1.4 1.2 z*高排氣溫度℃ 130 150 150 油壓Mpa 比曲軸箱壓力高0.15～0.3 z*高油溫℃ 70
（表2活塞式壓縮機(jī)的使用條件）
地板采暖所需供水溫度；我國(guó)2007年制定的關(guān)于低溫輻射地板采暖的標(biāo)準(zhǔn)中列出的在不同水溫下，不同地板結(jié)構(gòu)，地板提供熱的有效散熱量。見(jiàn)表3 管間距（mm） 200 175 150 平均供水溫度35℃ 陶瓷磚地面 86 90 94 復(fù)合木地板 66 69 71 實(shí)木地板 60 62 64
表中數(shù)據(jù)說(shuō)明對(duì)于一般的節(jié)能建筑，在30-35℃的供水溫度，用地板采暖是可以滿足室溫要求的，其對(duì)應(yīng)的冷凝溫度≤40℃，用R22為工質(zhì)時(shí)，z*高工作壓力為14kg/cmup2;左右。這在安貞預(yù)制溝槽薄型地暖高效末端節(jié)能實(shí)踐中得到驗(yàn)證。
（4）在寒冷地區(qū)空氣-水熱泵的工作條件
以京津地區(qū)為例，近年冬季出現(xiàn)的z*低氣溫為-15℃，如上述，當(dāng)室外氣溫為-15℃時(shí)，以R22為制冷劑的蒸發(fā)壓力約為1.293kg/cmup2;左右，冷凝壓力與蒸發(fā)壓力之差＜14kg/cmup2;。而如果以R12的替代工質(zhì)415B為制冷劑時(shí)，其z*大工作壓差會(huì)更小些。
z*大工作壓差是控制排氣溫度，保護(hù)潤(rùn)滑油的，對(duì)于回氣冷卻電動(dòng)機(jī)的全封閉式壓縮機(jī)尤其是螺桿式壓縮機(jī)，上述z*大壓差還可以放寬。由上表1表2可見(jiàn)，全封閉的壓縮機(jī)的使用范圍適合空氣源熱泵地板采暖。
上述論證在諸多工程實(shí)例中獲得了證實(shí)。
（5）空氣源熱泵機(jī)組容量的確定：如何確定此類(lèi)熱泵的大小很重要，前面已述及，當(dāng)室外氣溫低于標(biāo)準(zhǔn)工況所制定的7℃時(shí)，空氣源熱泵的供熱量會(huì)下降，所以設(shè)計(jì)者不能根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)工況的供熱量選用機(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(lái)選用機(jī)組。
北京某研究所的代表性產(chǎn)品FRS-8在家電所進(jìn)行了性能測(cè)試，數(shù)據(jù)結(jié)果見(jiàn)下圖
序號(hào)室外溫度℃ 出水溫度℃ 消耗功率W 制熱量W 性能系數(shù)COP 1 -2 34.3 1917 3832 2.00 2 -7 33.5 1780 3421 1.92 3 -10 32.1 1741 3695 2.12 4 -15 34.0 1734 2600 1.50
（1）、空氣源熱泵機(jī)組容量的確定
機(jī)組容量應(yīng)在冬季采暖和夏季制冷所需容量中選擇大者。
夏季制冷時(shí)機(jī)組容量=當(dāng)?shù)赜脩艚ㄖ照{(diào)設(shè)計(jì)負(fù)荷w/mup2;*用戶的建筑面積mup2;*各房間同時(shí)使用系數(shù)
冬季采暖機(jī)組容量（地板采暖）=當(dāng)?shù)赜脩艚ㄖ膳O(shè)計(jì)負(fù)荷w/mup2;*用戶的建筑面積（mup2;）*（0.85~0.9）/（1-β）式中：β（供熱量下降百分率）值見(jiàn)圖，圖中COP=供熱量（kw）/機(jī)組全部耗電。
對(duì)長(zhǎng)江流域在確定機(jī)組容量時(shí)，應(yīng)考慮除霜的影響，適當(dāng)加大機(jī)組容量。
（6）提高在寒冷天氣時(shí)的壓縮機(jī)回氣量的問(wèn)題：
空氣源熱泵在低溫下工作時(shí)，蒸發(fā)壓力很低，對(duì)一般的制冷劑來(lái)說(shuō)其比容會(huì)大幅度下降，因此返回壓縮機(jī)的質(zhì)量流率就大大下降。因而不但使壓縮機(jī)的出力下降，而且，制冷劑攜帶的潤(rùn)滑油也少了，致使壓縮過(guò)程潤(rùn)滑惡化，摩擦損失加大，排氣溫度升高，會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑油碳化，電機(jī)工況惡化，以致燒毀。圖2表示出一種簡(jiǎn)單的增補(bǔ)回氣的辦法，即在氣液分離器中加裝一套盤(pán)管，使夾雜液滴的回汽與冷凝器出口的液體在圖2所示的盤(pán)管上進(jìn)行熱交換，從而一方面使冷凝器過(guò)冷，增加放熱量，另一方面回汽中的液體在蒸發(fā)，增加壓縮機(jī)的回汽量，這是一種簡(jiǎn)單而又增效的方法。
（7）其他技術(shù)進(jìn)展：為適應(yīng)或擴(kuò)大空氣源熱泵在寒冷地區(qū)的應(yīng)用，目前還有以下的技術(shù)。
①制冷劑的進(jìn)一步研制：目前我國(guó)廣泛使用的R22制冷劑存在著冷凝壓力高，排汽溫度高，因而限制了熱泵供水溫度的缺點(diǎn)。近期國(guó)內(nèi)也研制出了不少新的工質(zhì)，如HFC123、HFC134A等。相同的冷凝溫度下，溫度可以降低30%，而排汽溫度也下降，換句話說(shuō)，在相同的壓縮機(jī)使用條件下，其供熱溫度可以提高許多。但它們的比熱小、比容大，而且HFC134A有室溫效應(yīng)。因而壓縮機(jī)及熱泵系統(tǒng)體積龐大，且能效比較低。其他如410、407、415、418等混合工質(zhì)雙組分的，也是不破壞大氣的環(huán)保工質(zhì)。由于熱泵在熱水供應(yīng)和空調(diào)除濕用需要更高的供水溫度，z*近還研制出一些高溫工質(zhì)，如DY5，正在被研究機(jī)構(gòu)試用。
②壓縮機(jī)變頻技術(shù)
③對(duì)壓縮機(jī)的低壓回汽進(jìn)行補(bǔ)氣
④對(duì)壓縮機(jī)的電機(jī)進(jìn)行冷卻，或油路的冷卻。
三、空氣源熱泵地板采暖的工程實(shí)例
案例一、天鴻集團(tuán)建設(shè)的曙光花園【2】
室內(nèi)于2001-2002冬季安裝了空氣源熱泵地板采暖，地面為陶瓷磚。經(jīng)中國(guó)家電所提供的電功率表及鉑電阻測(cè)溫儀，天鴻集團(tuán)監(jiān)測(cè)，全冬季逐日記錄，結(jié)果為：熱泵地暖的耗電量為20-30度/mup2;，比燃?xì)鉅t節(jié)省58%的采暖費(fèi)。案例二、2004年國(guó)家發(fā)改委信息傳播中心再次指定由黑龍江節(jié)能監(jiān)測(cè)中心對(duì)推廣的典型工程案例進(jìn)行實(shí)地測(cè)試，統(tǒng)計(jì)分析對(duì)其技術(shù)原理、節(jié)能指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)效益、市場(chǎng)能力等進(jìn)行綜合分析得出的結(jié)論是：該系統(tǒng)結(jié)合了地板采暖和熱泵的節(jié)能優(yōu)勢(shì)以第82個(gè)“z*佳節(jié)能產(chǎn)品”案例向全國(guó)推廣?！?】
案例三、09-10年冬季，北京地區(qū)經(jīng)受歷史罕見(jiàn)的寒冬，元月6日，地板協(xié)會(huì)邀請(qǐng)河北、山東等關(guān)注這項(xiàng)采暖技術(shù)的人員組成一個(gè)參觀團(tuán)，對(duì)世界公園、頤西山莊、清華陽(yáng)光生產(chǎn)基地等諸多用戶進(jìn)行考察，詳細(xì)描述見(jiàn)《中國(guó)建設(shè)報(bào)》2010年1月14日第七版《品質(zhì)，在低溫天氣中閃光》【4】
案例四、2012年1月北京鴻博家園經(jīng)濟(jì)適用房應(yīng)用，位于北京南四環(huán)十八里店南橋以東，小區(qū)內(nèi)樓房均為17-22層板樓。本樣板房位于8層中，房型屬南北通透戶型。本棟樓外圍護(hù)結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土外墻加外保溫做法，整體厚度為30cm，其中保溫層厚度為5cm。外窗為塑鋼窗，玻璃均為中空玻璃。本房建筑面積為82平方米。戶內(nèi)為59㎡。詳情參見(jiàn)《高效末端技術(shù)在建筑節(jié)能中的實(shí)踐與應(yīng)用》【5】
四、結(jié)論
空調(diào)制冷+地面供暖（即空氣源熱泵地板采暖）在我國(guó)黃河，長(zhǎng)江流域推廣技術(shù)成熟，節(jié)能減排效益顯著，對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)節(jié)省成本；而且不影響水文地質(zhì)、無(wú)煙塵排放屬于綠色節(jié)能型系統(tǒng)，符合國(guó)情和人們的需要，因此推廣潛力巨大。
參考文獻(xiàn)：
【1】清華大學(xué)李元哲等《空氣源熱泵在建筑節(jié)能中的應(yīng)用》。
【2】清華大學(xué)李元哲等《在我國(guó)寒冷地區(qū)穩(wěn)步推進(jìn)中的空氣源熱泵地板采暖》《供熱制冷》2003.2
【3】發(fā)改委節(jié)能信息中心《z*佳節(jié)能產(chǎn)品案例》
【4】《中國(guó)建設(shè)報(bào)》2010年1月14日第七版《品質(zhì)，在低溫天氣中閃光》
【5】慧聰網(wǎng)《高效末端技術(shù)在建筑節(jié)能中的實(shí)踐與應(yīng)用》2012-2-15
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