空气源热泵冷暖系统介绍及应用实践

欧敏杰

摘 要：现阶段来看，我国经济的发展促进了一些先进科学技术的发展，在实际生活中得到了广泛的应用。在人们的日常生活中，对于“夏季制冷”和“冬季取暖”的要求不可或缺。空气源热泵冷暖系统（Air source heat pump system）在学生公寓、生活住宅、酒店等各个生活场所中均有着重要的影响，对于人们的身体健康有着重要的作用。因此，空气源热泵冷暖系统的相关理论研究有着实质性的意义。基于此，作者先简要分析生活热水系统中存在的常见问题，再分析空气源热泵冷暖系统的基本组成和应用等，希望能够广泛提高空气源热泵冷暖系统的应用范围。

关键词：空气源热泵；冷暖系统；实际应用

在日常生活中，对空气源热泵冷暖系统的应用给人们的生活带来很大便利，尤其能够有效保证人们在使用热水的时候提高其利用效率，与此同时能够最大限度地节约能源，创造绿色的生活环境[1]。节能与环保是当今科学发展的主要方向，空气源热泵冷暖系统作为一种新的能源技术，正在逐步应用于生活和生产等各个方面。

1 生活热水系统存在的问题

随着我国经济的飞速发展，越来越多的人使用集中化的生活供应热水系统，但是从使用效果来看，存在以下几个方面的问题：

1.1 热水循环系统存在短路循环

热水循环系统一旦出现短路循环问题，势必会导致每一个使用水点无法及时取得所需要的热水。对于定时供应热水的居民建筑来说，上述问题凸显的特别厉害。举例来说，广东省某交通厅家属院设有定时供应热水系统，但是由于管沟为枝状铺设，室外的生活热水管道无法采取同程布置，因此使得较为远离锅炉房的建筑物内热水供应不够及时[2]。上述生活热水系统的设计对于热水循环的阻力平衡不够重视，仅仅是简单地进行同程式管道布置，没有对水力平衡进行相应计算。基于此，对生活热水供应系统的循环效果比较差，耗费了诸多能源。

1.2 设备制热效率太低，能源消耗颇大

生活热水系统在制热过程中，效率仅仅达到75%，因此消耗的能源比较大。

1.3 环境污染比较大

主要耗能为柴煤，在燃烧过程中产生了大量的粉尘、二氧化硫气体和二氧化碳气体等，因此很不利于工作人员和居民的生体健康[3]。

1.4 人工投入大且产能比较低

生产过程中设备长时间需要有工作人员当值看守且制热产出的热水量比较少，无法满足生产的基本需求。

2 空气源热泵热水机组的引进应用

为了不断满足生产和生活的需要，与此同时达到节能减排的目标，发展好绿色经济。广东某公司自从2006年以来，引进了7套空气源热泵热水机来取代传统的锅炉[4]。本文将以RB-10K（3P）循环热泵热水机为例，再以实际应用情况为基础，对系统的组成和工作原理等进行简要分析，来为系统的正常运行和维护等提供参考数据。

3 空气源热泵热水系统基本组成

3.1 热交换循环系统

热交换循环系统主要由以下几个方面组成：（1）压缩机；（2）压力控制器；（3）压力表；（4）温度控制器；（5）感温包；（6）汽水分离器；（7）电磁四通阀；（8）低温水进；（9）高温水出；（10）水流控制器；（11）出水温度传感器；（12）热力膨胀阀；（13）干燥过滤器；（14）蒸发器温度传感器；（15）储液器；（16）冷凝风机等。

热交换循环单元中以制冷剂为交换介质，在压缩机作用之下，制冷剂通过管路来完成热量交换。在热量交换过程中，通过膨胀阀的节流作用来控制好制冷剂的供给量，再平衡好循环系统之间的压力。

3.2 电气控制系统

电气控制系统主要由以下几个方面组成：（1）四通阀；（2）温度压力过载保护；（3）LY152A控制器；（4）冷凝风机；（5）NK252控制器；（6）辅助电加热器；（7）辅助电加热及循环泵控制系统；（8）温度控制保护器；（9）空气源热系统循环泵等。电气控制系统主要是以LY152A控制器为中心，再以单片机为控制器核心，通过软件编程来实现智能控制。热循环系统中的温度和压力传感器等对系统的工作压力和水温度信号控制进行集中化处理，再对压缩机进行智能化的控制和保护，再保证系统的安全运行。NK252控制器能够通过LY152A控制器进行通讯，对空气源热泵设备进行远程控制，继而查询到设备运行的基础状态。

3.3 辅助电加热系统

辅助电加热系统仅仅在环境温度比较低的情况下空气源热泵热水系统无法满足工业生产用水或者生活用水，需要作为补充辅助来进行相关使用[5]。

4 空气源热泵热水系统工作原理

空气源热泵热水系统以压缩机为中心，通过对电磁四通阀和压缩机的控制，经过节流器或者放热器，再经过吸热器，最后再回到压缩机，形成一个循环的过程，完成空气源热泵制热和制热的功能。在热泵运行过程中，首先从空气环境热能中吸收相应热量，再蒸发之后传入到相关发热介质中去，通过实际压力和温度等进行高温蒸汽在储水箱外表制成冷凝液体。再将热量进行释放后传递到空气源热泵储水箱中，在膨胀阀的作用之下再回到蒸发器内完成一个循环的过程。

4.1 制热工作原理

空气源热泵热水系统从外界空气中来吸收热量，从而将其释放到水中进行加热处理[6]。简单来说，通过蒸发器的低温液压制冷剂来从空气中所吸收的热量经过汽水分离器之后，从气体进入到压缩机中。通过压缩机压缩之后变为高温高压状态，再通过冷凝器将热量释放到水中去。感温包感受蒸发器的温度之后，再控制热力膨胀阀开度，再次进入到蒸发器中，从空气中吸收热量，不断循环之后，将空气中的热量释放到水中，最终使得水温逐渐升高。

4.2 制冷工作原理

制冷则主要是依靠系统蒸发器的除霜来提高系统的整体功效。简单来说，当环境温度比较低时，由蒸发器将空气中的热源吸收之后，在表面会形成积霜层，空气中的热量仅仅只有少部分能够进入到系统中来，此时降低了系统的制热功能，空气源热泵系统进行制冷工作。

5 实际应用

广东省某社区应用的空气源热泵系统，生活热水实际加热的温度为47°C～55°C，平均每人每次洗澡所需热水50L。该社區平均每天有2000人洗澡，那么需要的热水量为2000×50=100000L/d。该社区自从应用了空气源热泵热水机之后，在2014年，平均维护费用为1.11万元/台，该社区的平均实际耗电量为62520kW·h，全年合计耗费资金41.02万元。根据调查资料显示，使用普通锅炉全年合计耗费资金48.88万元。

参考文献

[1]韩宗伟，李先庭，石文星，等.适用于寒冷地区的太阳能与低温空气源热泵复合空调系统[J].暖通空调，2011，41（1）：104-107，112.

[2]董建锴，姜益强，姚杨，等.空气源热泵相变蓄能除霜特性实验研究[J].湖南大学学报（自然科学版），2011，38（1）：18-22.

[3]张超，吕新刚，陈建平，等.低环温空气源热泵技术研究新进展[J].建筑节能，2015，16（10）：22-26.

[4]余延顺，何雪强，江辉民，等.单-双级混合复叠空气源热泵机组制热性能实验研究[J].南京理工大学学报（自然科学版），2012，36（6）：1036-1041.

[5]顾皓.济南山区别墅冷暖热三联供系统设计探讨[J].建筑热能通风空调，2016，35（5）：95-96.

[6]曾章传，吴锦京，魏新利，等.空气源热泵直接地板辐射采暖系统实验研究及热力性能分析[J].太阳能学报，2011，32（8）：1151-1157.