空气源热泵供暖系统的应用研究

沙雨亭

空气源热泵供暖系统是近几年出现的一种复合型供暖系统，与传统供暖系统不同地是该供暖系统的热源系统是复合项的，分别由空气源热泵和固体直热锅炉共同组成。这种新型的供暖系统通常采用一种冗余系统的设计结构，该种特有的系统结构设计使得其不但稳定性有明显的提升，并且安全性也大大的提升了。两个热源同时工作，即使是其中一个热源出现故障整个系统也不会受到影响。除此之外，该系统还有具有温度分布均匀、人体热感觉舒适性好等优势，基于此类优点该系统被广大居民用户所喜爱。但是其在运行之中也难免会有部分问题亟待解决，本文将结合空气源热泵供暖系统主要特点以及现阶段运行应用情况进行有效分析，借助实际应用案例进行应用性探究，希望本文的结论和建议能够对我国供暖行业的发展有一定的推进作用。

空气源热泵供暖系统与传统的系统比较存在着明显的优势，但是由于该系统是一种新型的系统，所以在安装的过程中往往会有更多的苛刻条件限制。除此之外，在具体的应用过程中，系统工作过度地依赖空气源热泵热水机组出水温度的高低，末端的处理方式也有待优化，通常采用最多的就是风机管和低温地板辐射供暖两种形式，而对于使用散热器作为末端设备的系统研究相对较少，除此之外对于该系统在工程实际中应用的许多问题也亟待解决，尤其是其实际应用效果与系统经济投入、建筑整体结构特点、地区的气候条件等诸多因素之间的问题，这些问题都需要结合实际应用进行验证和改进。针对上述情况，对某一村庄进行了现场实际勘测，然后对其基本工作流程和调整方式进行了一系列的探究，主要对该系统的实际应用效果进行了分析研究。

一、空气源热泵供暖系统、工作流程以及热泵简介

1.空气源热泵供暖系统简介

空气源热泵供暖系统采用了多种先进的通信设备采集现场设备运行参数。例如系统中常用的故障数据处理，系统回路中电表设备的电能累积值，其中包含有电流值、电压值以及整个回路系统中水温等基本数据的收集。该系统通过借助PLC控制器对整个系统中所有电器设备以及各个仪表实现数字化控制，然后通过先进的数据上传技术将数据上传至控制平台，最终使得整个房间的温度值都能够满足标准要求。

2.工作流程

通常情况下，首先启动循环泵，使得整个系统的水循环起来，然后经过短暂的时间之后需要对整个系统进行补水操作，之后经过几分钟时间，如果室外的温度大于零下十五摄氏度，那么相应的PLC控制系统就会向热泵发出信号，紧接着热泵开启，但是接到开启命令之后，热泵系统会首先进行自动检测，合格之后才会进行正常工作，热泵设备的压缩机全部启动后，根据系统回水的目标温度，控制系统决定是否开启固体直热锅炉作为备用热源投入使用。

3.空气源热泵的特点

首先，它具有良好的安全性特点，受基本原理影响，该种热泵技术并不是采用电热元件直接加热，因此相较于传统的电热设备，它就没有电、气泄漏等造成的安全事故问题。其次，那就是其具有舒适性的特点，空气热源泵采用的可再生资源，其可以根据环境的温度及时地进行水量调整，从而促使整个系统的温度能够一直处于微调整状态，热量的变化区间就会相对变小，并且变化过程也会相对平滑，因此可以促使环境更加舒适。最后，相对节省资源，据有关数据表明，在热水量一定的情况下，为了维系水温稳定，空气能热泵只需要传统泵的四分之一资源消耗，那么整个系统运营就会更加地节省资源。

二、空气源热泵供暖系统的应用研究

1.测试对象及供暖系统

测试对象为某市某农村住户，所选的地区位于我国北方地区，其属于寒冷地区，一般情况下供暖期大概从前一年十一月下旬至次年三月初，长达三个月左右。此次研究对象建筑类型选取平房，占地面积约为一百七十平方米左右，但实际有效的供暖面积不足九十八平米，建筑的风格以及房间布局及散热器主要的分布情况大概如下图所示。该房屋为独立体，四周主要是由外墙包围，虽然研究对象为平房，但是在测试之前对房屋已经进行了相应的保温处理，主要的处理方式和楼房的一致。当然房屋的顶部和底部也都进行了类似于楼房的保温处理。此次主要对该建筑中的某一个房间进行详细的研究观察。

2.温度测量

采用具有自动记录功能的记录仪，对室内外的温度进行全天候的温度检测记录。当测量室外的温度时，应尽量将温度测量仪放置在距离建筑物比较远的地方，周围也尽量不要有热源。防止因为位置选择不当，而造成测量数据不准确的情况发生。在进行室内温度测量的时候，通常情况下会将测温仪放在距离地面一米五左右的高度，并且要保证它与发热装置保持一定的有效距离，同时还要避免太阳的直射。在进行试验的时候，为了确保数据的真实性和科学性，还要在目标体房间设置更多的温度测量点，具体的可以设置多个高度，例如0.1/1.0/1.5三个地方置放温度测量装置，这样可以更加立体地进行温度测量，这样的数据也更能全面地反应屋内的实际温度。

3. 室内温度分布

下表为目标房间24小时温度记录，通过对各个房间日平均温度变化情况进行详细的测量之后。整体可以看出，测试期间室外日平均温度处于波动状态，且室外温度几乎全天都在5℃以下，有时甚至在-10℃左右，但是室内温度基本保持恒定，最低室内温度还保持在18℃以上，有的房间可以达到21℃，这些温度数据基本符合国家标注规定的供暖要求。

时间位置 室内0.1米高度 室内1.0米高度 室外1.5米高度 室外1 18.6℃ 18.5℃ 18.5℃ -11.6℃2 18.5℃ 18.5℃ 18.5℃ -10.2℃3 19.6℃ 19.5℃ 18.5℃ -10.6℃4 19.6℃ 19.5℃ 19.5℃ -10.5℃5 19.8℃ 19.4℃ 19.5℃ -10.2℃6 19.9℃ 19.8℃ 19.4℃ -9.6℃7 20.6℃ 20.4℃ 20.2℃ -8.2℃8 20.5℃ 20.2℃ 20.8℃ -7.2℃9 21.5℃ 20.8℃ 21.2℃ -5.2℃10 21.6℃ 21.2℃ 21.1℃ -6.2℃

4. 散热器表面温度与室内温度对比，分析系统应用适用性

上述系统中换热主要是通过对流换热和辐射换热方式进行，针对目标房间的数据进行详细分析可以得知，散热器表面温度与室内环境温度相差较大，室内末端换热温差大，大量损耗发生在室内末端。采用空气源热泵进行低温供暖时，如果保证末端散热器温度一直趋于35-40℃，室内温度就能保持在18-19℃，散热器表面与室内温差大概在20℃左右，这个数值是小于传统供暖系统温差值的，因此该种系统不仅能够使得房间内温度始终处于小范围区间内，而且还能控制整个房间的温度均匀性，还能有效地节约能源消耗。

三、结语

针对此次空气源热泵散热器供暖系统进行了实际用户应用测试研究，从测试结果可以看出系统非常稳定，尤其是在室内温度均匀性保持方面，因此该系统可以大大地提升用户居住的舒适度，另外，散热器与室内外的温度差异与传统系统相比也有着明显的节能优势，空气源热泵供暖系统是一种科学、技术先进、节能环保的供暖系统。不仅可提升居民居住环境的舒适性，而且可推动我国供暖行业持续有序发展。