制冷資料-夏熱冬冷地區(qū)空氣源熱泵供暖技術的研究與標準制訂

夏熱冬冷地區(qū)空氣源熱泵供暖技術的研究與標準編制一.空氣源熱泵在夏熱冬冷地區(qū)應用現(xiàn)狀二.問題分析三.省標的編制主要內(nèi)容一.空氣源熱泵在夏熱冬冷地區(qū)應用現(xiàn)狀

二.問題分析三.省標的編制主要內(nèi)容一、應用現(xiàn)狀夏熱冬冷地區(qū)居民供暖方式選擇：區(qū)域集中供暖、全時間全空間連續(xù)供暖。（11萬戶，172個小區(qū)，2200萬平米）分戶燃氣爐供暖（末端采用地面輻射、散熱器）。

空氣源熱泵（分體空調(diào)、風冷熱泵、多聯(lián)機）供暖。空氣源熱泵在夏熱冬冷地區(qū)供熱方式占比超過50%。燃煤、燒炭供暖，電暖氣供暖，電熱膜供暖等。適應于本地區(qū)的節(jié)能的供暖方式是什么？全時間全空間、集中的空調(diào)供暖將造成該地區(qū)建筑能耗迅速增長。單位面積能耗中位數(shù)為3-4kWh/m2。分散方式應是夏熱冬冷地區(qū)住宅供暖的優(yōu)先選擇。間歇供暖更有利于節(jié)能。一、應用現(xiàn)狀空氣源熱泵是夏熱冬冷地區(qū)居民供暖優(yōu)先選擇：節(jié)能，cop值大于3.0。環(huán)保，電能屬于清潔能源，不產(chǎn)生CO2和NO化合物。安裝簡單、使用方便，時時可得、隨需而取?？杉骖櫹募竟├?，避免了傳統(tǒng)供暖方式的單向性問題。自動化程度高，遠程啟停操作簡便。更多利用低谷電、有利于電網(wǎng)平衡?？諝庠礋岜檬窍臒岫涞貐^(qū)應用中的問題：受室外溫濕度影響大，與室內(nèi)熱負荷成反比。熱泵供暖效率的影響因素：室外濕球溫度、供熱溫度、結(jié)霜、運行環(huán)境、效率衰減。供水溫度45℃每下降1℃效率提升約3%。供水溫度較低，末端受限。一、應用現(xiàn)狀冬夏季能耗情況邊界條件：冬夏季均間歇運行；夏季室內(nèi)濕球溫度高于25℃時開啟空調(diào)，冬季濕球溫度低于13℃時開啟供暖；工作日早九點晚六點停止運行；客廳、臥室按實際情況開啟。冬夏季模擬能耗比為0.7。實際調(diào)研數(shù)據(jù)平均值為0.19。冬季空調(diào)使用率僅為30%。一、應用現(xiàn)狀空氣源熱泵是夏熱冬冷地區(qū)應用中的問題：·只注重機組能效比，不關注室外機安裝條件。氣流短路會導致室外機效率的持續(xù)下降，影響機組正常使用。除了關注機組自身的送排風短路還要關注機組間的相互影響。進排風不暢，會影響室外機的換熱效率導致夏季冷凝溫度升高、冬季蒸發(fā)溫度下降。溫度每變化1℃，效率下降約3%-5%。氣流短路加劇結(jié)霜，冬季正在融霜的機組排出的濕空氣被旁邊正在

供暖的機組吸入造成吸入空氣濕度過高，加劇了供暖機組的結(jié)霜速度，從而使其融霜時間延長，供暖時間減少，從而使機組的供熱量減少。一.空氣源熱泵在夏熱冬冷地區(qū)應用現(xiàn)狀

二.問題分析三.省標的編制主要內(nèi)容二、問題分析夏熱冬冷地區(qū)的氣候環(huán)境適宜發(fā)展間歇供暖。夏熱冬冷地區(qū)居民普遍有開窗通風的行為習慣。夏熱冬冷地區(qū)連續(xù)供暖會極大的提升區(qū)域能源消耗，不利于節(jié)能環(huán)保。夏熱冬冷地區(qū)居民使用空調(diào)時長空調(diào)使用時長分析結(jié)果來看，空調(diào)供暖為間歇性且每天使用時長較短．在以空調(diào)供暖的住戶中不常開啟空調(diào)的主要是生活比較節(jié)約，且對當?shù)氐臍夂蜻m應性較強的人群；亦有部分住戶認為空調(diào)的吹風感較強，并使室內(nèi)空氣干燥，感覺不舒適．典型城市室外氣溫變化分析連續(xù)兩日典型城市室外溫度測試分析表明，各城市最低溫度時段均出現(xiàn)在2:00~8:00之間，溫度≤5℃的時長除合肥外均不超過4小時，此時段正是人們睡覺時段，對熱舒適不太敏感．而在人們主要活動的10:00~22:00

溫度基本在8℃以上二、問題分析采用何種末端形式？

輻射對流末端（地板采暖、普通散熱器）的優(yōu)點：溫度場均勻、舒適度高。缺點：溫升慢、不適合間歇供暖。

強制對流末端（風機盤管、多聯(lián)機室內(nèi)機）的優(yōu)點：溫升快，適合低溫熱媒。缺點：溫度場不均勻，高度方向上溫差大，有噪音污染，舒適度不高。新產(chǎn)品：采用制冷劑盤管的地暖末端、可實現(xiàn)冬季輻射供暖、夏季供冷的制冷劑末端等等

低溫散熱器的優(yōu)點：可應用于低溫熱媒，有一定蓄熱能力；帶強制對流末端；舒適度較好；噪音低；可一定程度緩解融霜帶來的室內(nèi)溫降。缺點：國內(nèi)尚未量產(chǎn)，多依賴進口，價格高；溫升速度仍需改進。地板采暖與風機盤管、天氟地水系統(tǒng)的優(yōu)點：融合了地板采暖的舒適和風系統(tǒng)的快捷。缺點：造價高、系統(tǒng)復雜、控制不利、防凍問題。二、問題分析采用何種末端形式？·合肥市某住宅2016年2月25日至2016年2月26日，供暖平均制熱量為：8.93kW，平均有功功率為：1.93kW，平均COP能效為4.62。二、問題分析高效舒適送風末端冬夏季的送風方式應有所區(qū)分。冬季應重點關注空氣末端溫度分層問題，爭取均勻送分或者跟蹤送分，提高舒適度并降低能耗。夏季應多采用射流混合技術提升夏季送風溫度，提高舒適性。普通空調(diào)送風送風死角勻風空調(diào)送風居民的需求是：簡單、舒適、節(jié)能冬夏季結(jié)合，改變送風方式。多一點輻射、少一點對流。溫度場均勻。升溫迅速，間歇采暖，控溫性能好。二、問題分析融霜問題·現(xiàn)行國家熱泵的產(chǎn)品標準制熱名義工況為7℃/6℃，并不適應于夏熱冬冷地區(qū)的制熱工況。由于制冷和能效等級緊密相關，廠商關注的是夏季制冷，制熱僅僅做附送品。

大部分天數(shù)溫度低于7℃/6℃的設計工況

框內(nèi)區(qū)域為結(jié)霜區(qū)，按11月1日至3月30日做為冬季工況，則結(jié)霜時間占38%。按11月15至3月15做為冬季工況，則結(jié)霜時間占47%。二、問題分析制冷劑還是水？制冷劑系統(tǒng)啟動速度快，適用于間歇使用。制冷劑系統(tǒng)供暖更利于和供冷融合。水系統(tǒng)的維護強度和難度要大得多，存在更高的故障概率，系統(tǒng)自控率不高。能效COP空氣—水（-12℃/41℃）：2.1~2.4（不含水泵）空氣—空氣（-12℃/20℃）:2.3~2.6二、問題分析冬夏季所需最大壓比差異巨大運行季系統(tǒng)壓比在大范圍變化為了滿足冬季工況，增大容量和壓縮機壓比，會對夏季工況帶來不利影響。夏季冬季制冷劑系統(tǒng)最大壓比2.534.62水系統(tǒng)最大壓比2.775.20冬夏季兼顧可行嗎？冬夏季壓縮機的壓比差異較大二、問題分析冬夏季兼顧可行嗎？可通過變頻實現(xiàn)容量的大范圍調(diào)節(jié)變?nèi)莘e比可解決變工況適應性問題夏熱冬冷地區(qū)需要壓縮比大范圍變化下，熱泵空調(diào)系統(tǒng)全工況下的壓縮效率提升。二、問題分析更應該關注空氣源熱泵的全生命周期節(jié)能空氣源熱泵系統(tǒng)直接與室外換熱，相比性能系數(shù)、更應關注安裝條件。多臺外機豎向、水平集中布置時，進行氣流、溫度場模擬，優(yōu)化布置方案保證外機充分的進風空間，排風氣流順暢、無遮擋二、問題分析更應該關注空氣源熱泵的全生命周期節(jié)能臟堵問題極大影響空氣源熱泵能效及壽命。屋頂優(yōu)于地面室外綠地會加重室外機臟堵遠離油煙、污濁氣體親水型換熱器在冬季結(jié)霜時形成的污垢，不易清除臟堵促進結(jié)霜，臟霜共存，對換熱效率影響較大室外機易清洗、可清洗對空氣源熱泵節(jié)能意義重大一.空氣源熱泵在夏熱冬冷地區(qū)應用現(xiàn)狀二.問題分析三.省標的編制主要內(nèi)容三、省標的編制目錄一、總則二、術語三、室內(nèi)外設計參數(shù)及負荷計算四、機組選型及設計五、末端設計六、施工及驗收七、檢測與調(diào)試八、運行維護、保養(yǎng)編制思路：1、解決技術應用中的常見問題，指導設計、施工及運維。2、推薦更適用于本地區(qū)的空氣源熱泵產(chǎn)品，解決本地區(qū)空氣源熱泵選型中的難點。3、貫徹綠色發(fā)展，使空氣源熱泵產(chǎn)品在本地區(qū)得到更廣泛的推廣和應用。4、以應用為導向，切實改善本地區(qū)室內(nèi)溫濕環(huán)境。4.2.2

計算供暖熱負荷時應對間歇運行和戶間傳熱等因素進行修正。間隙供暖的附加：通過對住宅負荷模擬的方式得到如下結(jié)論：(1)對于居住建筑當采用白天停暖晚間供暖的間歇運行模式時，保證室內(nèi)最低溫度不低于14℃的前提下，夏熱冬冷地區(qū)各典型城市的間歇供暖熱負荷附加率為15%～25%；如果白天停暖、夜間也存在停暖時刻，夏熱冬冷地區(qū)的間歇供暖熱負荷附加率附加率為20%～

35%。(2)當采用散熱器和地板輻射供暖時，考慮系統(tǒng)有一定的蓄熱能力，間歇供暖附加率取15~20%；當采用分體空調(diào)、多聯(lián)機、風機盤管供暖時，間歇供暖附加率取20~30%。間歇供暖對南北向房間的熱負荷也有影響，北向房間熱負荷約比南向房間熱負荷多約20%。熱負荷如何修正？三、省標的編制熱負荷如何修正？4.2.3采用風機盤管或直膨式末端時，需考慮氣流組織對熱負荷的影響。2.末端形式修正：依據(jù)室內(nèi)溫度場模擬結(jié)果，采用強制對流末端，且頂送頂回時，應依據(jù)建筑物高度及送風點位置對熱負荷做高度附加。計算方法為：（送風點高度h-1m）*2%。（建筑物層高H-3m）*2%三、省標的編制空氣源熱泵制熱量如何修正？5.1.1所選型的機組在室外干球溫度-2℃、濕球溫度-3℃的名義工況下應能正常工作。行業(yè)標準JB/T《空氣源熱泵兩聯(lián)供冷熱水機組》和JB/T《地板采暖用空氣源熱泵熱水機組》等空氣源熱泵產(chǎn)品標準，已明確將空氣源熱泵機組適用氣候分區(qū)進行分類，適用于環(huán)境溫度不低于-15℃的區(qū)域機組定義為B型空氣源熱泵機組，B型空氣源熱泵名義制熱工況統(tǒng)一規(guī)定為：室外干球溫度-2℃、濕球溫度-3℃。安徽地區(qū)冬季室外計算溫度均位于熱泵的結(jié)霜區(qū)，采用室外干球溫度-2℃、濕球溫度-3℃的名義工況，可反映出空氣源熱泵機組在本地區(qū)供暖應用中的實際狀態(tài)，對機組選型具有更好的參考意義。三、省標的編制空氣源熱泵制熱量如何修正？5.1.2空氣源熱泵機組選型時，應對其名義工況制熱量、制冷量進行必要的修正：1應根據(jù)設計工況確定空氣源熱泵機組的有效制熱量、制冷量。當機組名義工況制熱量未考慮融霜衰減時，應根據(jù)室外溫濕度及融霜工況對制熱性能進行修正；2采用多聯(lián)式熱泵機組時，應根據(jù)室內(nèi)、外機組之間的連接管長和高差等進行修正。三、省標的編制三、省標的編制空氣源熱泵制熱量如何修正？融霜修正按照非穩(wěn)態(tài)測試的規(guī)定，在完整融霜周期內(nèi)實際輸出的制熱量為43.2kW，為名義制熱量的80%。與樣本對應的2℃時性能為95%相比，還要衰減85%。測量項目物理單位N

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7平均值室內(nèi)進口干球溫度℃19.9819.9819.9919.9819.9919.9919.9919.99室內(nèi)進口濕球溫度℃15.4915.4915.4915.5015.5015.5015.5015.49室外進口干球溫度℃6.996.976.966.946.946.976.986.97室外進口濕球溫度℃6.066.106.076.026.026.075.986.04室外進口相對濕度％79.3679.3678.6378.3678.4378.6478.4678.73室內(nèi)風量m3／h97149716971797189708971097109713室內(nèi)標況風量m3／h90059006900790099000900290039004三、省標的編制空氣源熱泵制熱量如何修正？室外溫度修正依據(jù)廠商提供的產(chǎn)品技術參數(shù)修正，從調(diào)研數(shù)據(jù)來看冷媒系統(tǒng)的修正系數(shù)大于冷水系數(shù)的修正系數(shù)變頻系統(tǒng)的修正系數(shù)大于定頻系統(tǒng)的修正系數(shù)多聯(lián)機在室外環(huán)境溫度2℃時的性能為名義制熱的性能的92%以上，風冷冷水熱泵機組在室外環(huán)境溫度2℃時的性能為名義制熱的性能的86%以上。多聯(lián)機制熱能力的衰減要小于風冷冷水機組制熱能力的衰減。多聯(lián)機基本是采用了變頻技術，而風冷冷水熱泵機組多為定頻技術三、省標的編制熱冷比研究

空調(diào)房間的需求熱冷比采用最不利負荷點時的數(shù)值。所有溫度點應基于設計值，室外溫度采用平衡點溫度，室內(nèi)溫度應根據(jù)送風方式修正。夏季考慮真實室外環(huán)境。參照合肥，室外平衡點計算溫度為-1℃。夏季室外機運行環(huán)境為40℃。住宅冷熱負荷特點：室內(nèi)散熱量少、人員負荷少、夏季輻射得熱量大、新風來源主要為門窗滲透?；谝陨咸攸c，對夏熱冬冷地區(qū)典型建筑進行了負荷計算和全年負荷模擬。并計算出熱冷比。三、省標的編制夏熱冬冷地區(qū)住宅冷熱比范圍較小，對于臥室熱冷比集中在0.7-1.1之間；客廳集中在0.6-1之間。冷熱比研究非節(jié)能建筑節(jié)能建筑北向房間熱冷比1.05-1.41.05-1.3南向房間熱冷比0.6-1.020.7-0.95客廳熱冷比0.5-1.050.6-0.9三、省標的編制按冬季選型還是按夏季選型當空氣源熱泵機組作為供暖、空調(diào)冷熱源時，機組的制冷、制熱量應同時滿足設計工況下的冷、熱負荷。機組選型可采用比負荷系數(shù)法確定熱泵機組按冬季參數(shù)選型還是夏季參數(shù)選型。比負荷系數(shù)CORL計算公式如下：CORL>1.1按冬季熱負荷選擇機組，機組不能滿足室內(nèi)冷負荷。1<CORL<1.1，按夏季冷負荷選擇機組，機組可滿足室內(nèi)冷熱負荷。0.9<CORL<1，按冬季熱負荷選擇機組，機組可滿足室內(nèi)冷熱負荷。0.5<CORL<0.9，按平衡點溫度選擇機組和輔助熱源，并校核機組是否滿足夏季冷負荷。CORL<0.5，選擇其他冷熱源。三、省標的編制平衡點溫度平衡點溫度的確定以設計工況為導向的熱泵設計會影響供熱季節(jié)性能系數(shù)HSPF和全年性能系數(shù)APF

“民規(guī)”中有明確規(guī)定：“冬季寒冷、潮濕的地區(qū)，當室外設計溫度低于當?shù)仄胶恻c溫度，或?qū)τ谑覂?nèi)溫度穩(wěn)定性有較高要求的空調(diào)系統(tǒng)，應設置輔助加熱?！保ㄝo助加熱并不能等

同于熱源）三、省標的編制平衡點溫度平衡點溫度的確定以設計工況為導向的熱泵設計會影響供熱季節(jié)性能系數(shù)HSPF和全年性能系數(shù)APF

“民規(guī)”中有明確規(guī)定：“冬季寒冷、潮濕的地區(qū)，當室外設計溫度低于當?shù)仄胶恻c溫度，或?qū)τ谑覂?nèi)溫度穩(wěn)定性有較高要求的空調(diào)系統(tǒng)，應設置輔助加熱?！保ㄝo助加熱并不能等

同于熱源）三、省標的編制平衡點溫度平衡點溫度的確定

5.1.5平衡點溫度可按供暖室外計算溫度選取。根據(jù)不同地區(qū)的實際條件，進行技術經(jīng)濟比較確定空氣源熱泵機組和輔助熱源承擔熱負荷的比例。平衡點溫度一般應通過計算確定，但在設計階段多數(shù)無法確定空氣源熱泵