什么是空氣源熱泵？空氣源熱泵采暖原理分析
時間:2022-02-10
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空氣源熱泵是一種利用高位能使熱量從低位熱源空氣流向高位熱源的節(jié)能裝置。它是熱泵的一種形式。顧名思義，熱泵也就是像泵那樣，可以把不能直接利用的低位熱能（如空氣、土壤、水中所含的熱量）轉(zhuǎn)換為可以利用的高位熱能，從而達(dá)到節(jié)約部分高位能（如煤、燃?xì)狻⒂?、電能等）的目的?br> 熱泵用逆卡諾原理，以極少的電能，吸收空氣中大量的低溫?zé)崮?，通過壓縮機(jī)的壓縮變?yōu)楦邷責(zé)崮?，傳輸至水箱，加熱熱水，所以它能耗低、效率高、速度快、安全性好、環(huán)保性強(qiáng)，源源不斷的供應(yīng)熱水。
作空氣源熱泵工作原理圖為熱水系統(tǒng)它具有無以比擬的優(yōu)點。 熱泵熱水機(jī)組遵循能量守恒定律和熱力學(xué)第2定律，運(yùn)用熱泵的原理，只需要消耗一小部分的機(jī)械功（電能），將處于低溫環(huán)境（大氣或地下水等）下的熱量轉(zhuǎn)移到高溫環(huán)境下的熱水器中，去加熱制取高溫的熱水。
一、空氣源熱泵供暖系統(tǒng)類型有哪些？
空氣源熱泵供暖的系統(tǒng)類型分為四大類：
1.空氣源熱泵+散熱器（暖氣片），供水溫度一般在55℃左右。
2.空氣源熱泵+風(fēng)機(jī)盤管，供水溫度一般在45℃左右。
3.空氣源熱泵+地面輻射供暖，供水溫度一般在35℃左右。
4.空氣源熱泵直接冷凝式供暖（包括熱風(fēng)機(jī)、無水地暖等，目前這種類型應(yīng)用相對還比較少）。
二、空氣源熱泵與幾種末端組合，各自有什么特點？
1.空氣源熱泵+散熱器
優(yōu)點：替代簡單，可直接替代原有鍋爐熱源；與直接電供暖方式相比，節(jié)能效果顯著；與電鍋爐供暖方式相比，節(jié)約了電力增容費(fèi)用。
缺點：高溫供暖，室內(nèi)升溫慢，熱舒適性差，占有一定的空間。
2.空氣源熱泵+風(fēng)機(jī)盤管
優(yōu)點：房間升溫較快；每個房間的風(fēng)機(jī)盤管風(fēng)機(jī)獨(dú)立控制，有利于行為節(jié)能；供水溫度比散熱器低，空氣源熱泵能效比高，運(yùn)行費(fèi)用較省；系統(tǒng)簡單、安裝靈活方便；地暖空調(diào)一體機(jī)可一機(jī)兩用，冬季供暖，夏季制冷，對于夏季有制冷需求的用戶，綜合初投資費(fèi)用更低。
缺點：舒適性略差，會有輕微噪音，會損失部分電量。
3.空氣源熱泵+地面輻射供暖
優(yōu)點：節(jié)能、運(yùn)行費(fèi)用低；舒適性高；系統(tǒng)具有一定的蓄熱功能，熱穩(wěn)定性好，能有效抵消空氣源熱泵極端天氣時的制熱功率波動，使系統(tǒng)運(yùn)行更穩(wěn)定、可靠。
缺點：既有建筑改造會破壞原有地面；對于樓房建筑還會降低房間高度；如出現(xiàn)施工質(zhì)量問題，維護(hù)困難。
4.空氣源熱泵直接冷凝式供暖的方式（熱風(fēng)機(jī)）
優(yōu)點：系統(tǒng)簡單，安裝維護(hù)方便，故障率低；節(jié)能性高。
缺點：舒適性差；有輕微噪音。
三、運(yùn)行費(fèi)用的高低與末端組合有關(guān)嗎？
運(yùn)行費(fèi)用的高低與末端組合有很大關(guān)系，同樣的熱泵設(shè)備，用散熱器方式費(fèi)用最高，風(fēng)機(jī)盤管排序為次，地面輻射供暖費(fèi)用最低。
該組數(shù)據(jù)可供參考：
地面輻射供暖模式：供水溫度35℃，運(yùn)行費(fèi)用15.84元/m2；
風(fēng)機(jī)盤管供暖模式：供水溫度45℃，運(yùn)行費(fèi)用19.20元/m2；
散熱器供暖模式：供水溫度55℃，運(yùn)行費(fèi)用22.88元/m2。
四、空氣源熱泵供暖系統(tǒng)末端如何選擇？
對于新建建筑，優(yōu)先選擇地面輻射供暖形式；既有建筑改造可選用散熱器或風(fēng)機(jī)盤管兩種形式；如果散熱器已經(jīng)老舊或者新增數(shù)量較多，建議選擇低溫風(fēng)機(jī)盤管形式。
風(fēng)機(jī)盤管供暖末端冬天通熱水可以供暖，夏天通冷水可以制冷，也簡稱兩用末端。風(fēng)機(jī)盤管供暖末端可上部設(shè)置（頂掛式），也可下部設(shè)置（落地式），建議采用下部設(shè)置（落地式）。選擇落地式應(yīng)注意事項：落地式下進(jìn)風(fēng)上出風(fēng)專用風(fēng)機(jī)盤管；落地式下進(jìn)風(fēng)側(cè)出風(fēng)專用風(fēng)機(jī)盤管。
五、空氣源熱泵熱水地暖系統(tǒng)選型與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)有什么區(qū)別？
1.地暖管外徑宜?。―N13mm）；
2.地暖模塊管道間距宜100mm左右；
3.地暖模塊厚度不宜小于30mm；
4.地暖管鋪設(shè)長度范圍為80m～100m；
5.進(jìn)水溫度適合45℃左右，供回水溫差為5℃。
六、空氣源熱泵主機(jī)設(shè)備的類型有哪些？
空氣源熱泵種類繁多，按不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)，會有不同的名稱。一般有以下幾種分類方法：
1.按熱泵功能劃分：單熱型空氣源熱泵、單冷型空氣源熱泵、冷暖一體型空氣源熱泵和冷、熱、熱水三聯(lián)供空氣源熱泵。
2.按是否用循環(huán)水向房間送能劃分：熱泵熱水機(jī)、熱泵熱風(fēng)機(jī)、熱泵無水地暖機(jī)，目前市場絕大多數(shù)空氣源熱泵設(shè)備還是熱泵熱水機(jī)。
3.按熱泵供水溫度劃分：高溫出水型空氣源熱泵（供水溫度55℃）、普通型空氣源熱泵（供水溫度45℃）。
4.按熱泵工作環(huán)境溫度劃分：低溫型空氣源熱泵、普通型空氣源熱泵。
5.按是否有變頻功能劃分：定頻機(jī)、變頻機(jī)。
6.按熱泵機(jī)組的集成度劃分：整體機(jī)、分體機(jī)。整體機(jī)就是整個空氣源熱泵就一個機(jī)器，循環(huán)水泵、膨脹罐等都被集成到熱泵中；分體機(jī)就是空氣源熱泵分成室外機(jī)和室內(nèi)機(jī)兩部分。
七、如何確定熱泵容量？
熱泵的容量主要根據(jù)房屋的供暖面積、層高、墻體保溫、門窗隔熱及密封等情況綜合確定。供暖面積大、保溫情況差的房屋一般要選擇容量大的熱泵；供暖面積小、泵選配不是容保溫良好的房屋可選擇容量小一些的熱泵。熱量越大越好，合適是最好的，熱泵配大了，容易造成頻繁的啟停機(jī)，同時造價高了，配電大了，造成不必要的浪費(fèi)；熱泵配小了，則達(dá)不到供暖效果。
八、如何選擇熱泵類型？
(1)低溫空氣源熱泵（冷水）機(jī)組；
(2)風(fēng)冷冷水（熱泵）機(jī)組；
(3)空氣源熱泵熱水機(jī)。
從以上三種不同的產(chǎn)品不難區(qū)別它們使用的功能，即：低溫空氣源熱泵（冷水）機(jī)組側(cè)重于熱泵采暖；風(fēng)冷冷水（熱泵）機(jī)組側(cè)重于制冷空調(diào)；空氣源熱泵熱水機(jī)側(cè)重于生活熱水。
一般要根據(jù)采暖的系統(tǒng)類型、環(huán)境及氣候條件等來選擇熱泵的類型。以北京為例，如果采用散熱器末端形式，應(yīng)選擇低環(huán)溫型高溫出水空氣源熱泵；如果安裝場地受限，需要掛墻，還需進(jìn)一步選擇分體式低環(huán)溫型高溫出水空氣源熱泵。如果采用風(fēng)機(jī)盤管或地板采暖，就選擇低環(huán)溫型標(biāo)準(zhǔn)出水溫度（45℃）空氣源熱泵，根據(jù)場地情況和用戶喜好及要求選擇一體機(jī)還是分體機(jī)，定頻機(jī)還是變頻機(jī)。
九、一體機(jī)、分體機(jī)的適用條件是什么？
一體機(jī)是將空氣源熱泵的壓縮機(jī)、風(fēng)換（空氣側(cè)換熱器）、冷凝器（熱水側(cè)換熱器）、循環(huán)水泵、膨脹罐等所有部件高度集成在一起，放置于室外。只是系統(tǒng)的補(bǔ)水、泄水設(shè)于室內(nèi)。一體機(jī)具有安裝簡單、維護(hù)方便的特點。由于集成度高部件多，因此，體積和重量都較大。適用于屋頂、平地等方便安裝的項目。一般掛墻或放置在陽臺上難度很大。
分體機(jī)是將整體機(jī)分拆成了室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)兩部分，室外機(jī)僅保留了壓縮機(jī)和風(fēng)換，室內(nèi)機(jī)包含了熱水側(cè)換熱器、循環(huán)水泵、膨脹罐、補(bǔ)水、泄水等。室外機(jī)和室內(nèi)機(jī)通過制冷機(jī)管路連接。因此室外機(jī)和室內(nèi)機(jī)體積和重量都變小了，便于掛墻安裝或放置在陽臺。分體機(jī)除了便于掛裝，由于室外部分沒有水路，相對于整體機(jī)，系統(tǒng)防凍性能更好一些。
十、地暖空調(diào)一體機(jī)如何選型？
選擇地暖空調(diào)一體機(jī)是為了一機(jī)兩用，冬季采暖、夏季制冷。北京及周邊地區(qū)農(nóng)村住房選擇熱泵裝機(jī)容量時以采暖為主選擇容量即可（除非對制冷有特殊需求）。
以北京地區(qū)為例，空氣源熱泵供暖時，在-7.6℃時的制熱功率與制冷標(biāo)準(zhǔn)工況時的制冷功率基本相同。農(nóng)村住房采暖熱負(fù)荷多數(shù)都在70W/m2左右，因此滿足制熱時配置的熱泵，制冷時功率也70W/m2。另外，采暖時一般是整個建筑都要供熱，而制冷時多是局部采用，因此滿足采暖需求的基本都能滿足制冷需求。
十一、變頻機(jī)和定頻機(jī)如何選擇？
對于戶式空氣源熱泵來說，變頻機(jī)相對于定頻機(jī)優(yōu)勢明顯。對用戶來說，兩種機(jī)型價格相差不大時，優(yōu)選變頻機(jī)。變頻機(jī)優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾點：
1.空氣源熱泵都具有隨著環(huán)境溫度降低制熱功率衰減的特點。變頻機(jī)可在極端天氣時超頻運(yùn)行，可有效降低制熱功率的衰減幅度。
2.室內(nèi)溫度（或循環(huán)水的回水溫度）設(shè)定好后，定頻機(jī)是通過自動啟動或停止壓縮機(jī)來實現(xiàn)室內(nèi)溫度的恒定，而變頻機(jī)是通過控制電源頻率來維持或降低壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)，從而有效降低了壓縮機(jī)的啟停次數(shù)，對提高空氣源熱泵能效比及延長壓縮機(jī)使用壽命都是有益的。
十二、單壓縮機(jī)和雙壓縮機(jī)有什么區(qū)別？
壓縮機(jī)是按一定的系列生產(chǎn)的，每個系列有特定的型號。如果都做成單壓機(jī)熱泵，就會使熱泵型號過于單一，無法滿足各種大小不同的建筑需要。為滿足不同建筑面積采暖的需要，熱泵企業(yè)就會通過雙壓機(jī)配置的形式來豐富熱泵產(chǎn)品的型號和類別。大型的空氣源熱泵還有4壓機(jī)或8壓機(jī)等。
同一款壓縮機(jī)，雙壓機(jī)熱泵制熱量是單壓機(jī)熱泵制熱量的2倍，但是價格要比兩臺單壓機(jī)熱泵便宜，體積要比兩臺單壓機(jī)熱泵小，安裝維護(hù)起來都比兩臺要方便。對于用戶來說，滿足自己建筑采暖需要即可，無需過多糾結(jié)是單壓機(jī)還是雙壓機(jī)。
十三、閉式系統(tǒng)和開式系統(tǒng)
1.閉式系統(tǒng)
就是循環(huán)管路中的水在循環(huán)過程中始終不與大氣接觸，在系統(tǒng)上設(shè)膨脹罐；也可在系統(tǒng)最高點設(shè)膨脹水箱，當(dāng)系統(tǒng)水加熱時體積會膨脹，致使系統(tǒng)可能會爆炸，因此，設(shè)膨脹罐或是設(shè)膨脹水箱，使系統(tǒng)脹出來的熱水?dāng)D進(jìn)膨脹罐或膨脹水箱中，所有的閉式供暖系統(tǒng)中都需要安裝相應(yīng)的設(shè)備(膨脹罐或膨脹水箱)容納水在加熱時增大的體積?？諝庠礋岜霉┡到y(tǒng)中，通過安裝膨脹罐或膨脹水箱來容納加熱時的膨脹水量，同時還具有恒定系統(tǒng)壓力的作用。
2.開式系統(tǒng)
開式系統(tǒng)也稱為無壓系統(tǒng)，也就是供熱系統(tǒng)循環(huán)管路中的循環(huán)水，在流經(jīng)某個位置時與大氣接觸，如開口的蓄熱水箱及膨脹水箱等。膨脹水箱不但能補(bǔ)償系統(tǒng)熱水加熱時膨脹的體積，還能兼作開式系統(tǒng)起到補(bǔ)水作用。
3.閉式與開式系統(tǒng)優(yōu)缺點
開式系統(tǒng)與大氣連通，系統(tǒng)水質(zhì)易污染；系統(tǒng)水進(jìn)入空氣增加含氧量，系統(tǒng)水中含氧量過高容易對末端散熱器內(nèi)壁產(chǎn)生腐蝕；另外，開式系統(tǒng)配置的循環(huán)泵比閉式系統(tǒng)配置的循環(huán)泵揚(yáng)程要大，相對來說開式系統(tǒng)配置的循環(huán)泵的電機(jī)用電量比閉式系統(tǒng)配置的循環(huán)泵的電機(jī)用電量要大，開式系統(tǒng)比閉式系統(tǒng)年運(yùn)行費(fèi)用要高。
十四、主要熱泵品牌產(chǎn)品介紹
目前根據(jù)國標(biāo)得知：低溫空氣源熱泵側(cè)重于熱泵采暖；風(fēng)冷冷水（熱泵）機(jī)組側(cè)重于制冷，作用相當(dāng)于空調(diào)；空氣源熱泵熱水機(jī)側(cè)重于提供生活熱水，從以上三種不同的產(chǎn)品不難區(qū)別它們使用的功能。但是，要知道生產(chǎn)以上產(chǎn)品的廠家就非常難以分清了。
空氣源熱泵品牌和廠商主要有兩類，一類是專門從事熱泵研發(fā)與制造的廠商；另一類是傳統(tǒng)空調(diào)設(shè)備廠家。目前，綜合以上兩類空氣源熱泵品牌已經(jīng)超過300家。
除此之外，空氣源熱泵熱水機(jī)與空氣源熱泵供暖及制冷有很大的差別。熱泵熱水機(jī)主要提供生活熱水，生活熱水又可以分為全天候供水與定時供水兩種模式，全天候供熱水：比如有直熱式、循環(huán)式、大小水箱模式等，主要給旅館、酒店、醫(yī)院等場所提供生活熱水；定時供熱水：在水箱與主機(jī)上裝兩條循環(huán)管進(jìn)行循環(huán)加熱，熱水在某個時段用完之后再重新加冷水進(jìn)去，重新加熱?？諝饽軣崴饕话愣际侵茻岵恢评?，簡稱熱水器。
低溫空氣源熱泵供暖，一般冬季制熱、夏季也可制冷，簡稱地暖空調(diào)一體機(jī)，增設(shè)水箱可提供生活熱水，大于10匹的還有回收裝置；低溫空氣源熱泵供暖系統(tǒng)與空氣能熱水器系統(tǒng)區(qū)別：冬季供暖制熱是連續(xù)的（正常一天工作都在8小時以上）；俗話說“能滿足冬季供暖的熱量, 生活熱水不在話下”，供暖的熱量要比生活熱水大許多。因此，冬季供暖制熱與空氣能熱水器選型肯定不同，應(yīng)引起注意。
