空气源热泵在胶东地区的应用与发展调研报告

梁静伟　魏代晓

摘 要：对空气源热泵系统做了简单介绍，阐述了空气源热泵冷热水机组和空气/空气热泵机组在胶东地区的发展，为空气源热泵机组在胶东地区额进一步发展与下一步政府政策的研究与制定提供有力的数据支持，以利于促进空气源热泵在胶东地区的进一步发展。

关键词：空气源热泵；应用发展；调研报告

中图分类号：TU833.30 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）07-0032-03

1 空气源热泵简介

热泵（Heat-pump）是一种利用驱动能使能量从低位热源流向高位热源的装置，其理论起源于1824年卡诺发表的关于卡诺循环的论文。空气源热泵技术是在1924年发明，但并未被人们充分认识和应用，直到二十世纪六十年代，世界能源危机爆发，热泵以其回收低温废热，节约能源的特点，经过改进而登上历史舞台受到人们的青睐[1]。

空气源热泵通常有空气/空气热泵，空气/水热泵等形式。暖通空调领域中早期应用的热泵机组基本上全是空气源热泵机组。由于我国大部分地区的气候条件适宜使用空气源热泵，因此空气源热泵机组在我国暖通空调中应用十分广泛。

2 空气源热泵冷热水机组在胶东地区的应用与发展

2.1 空气源热泵冷热水机组的发展

空气源热泵冷热水机组是继电动阀冷风热水机组、溴化锂吸收式冷水机组、直燃型冷水机组之后，又一发展迅速的空调主机。其工作原理只要是利用四通换向阀改变工质的流通路线，进行制冷循环和制热循环的转换。

根据有关文献记载如何最大限度的吸收低温空气的热能和最大限度地吸收气态工质的热能，是空气源热泵技术使用的关键问题[2]。早在1980年上海手工业局设计室与上海冷气机厂为上海某商场设计了同内第一套空气源（水）热泵空调系统[2]。

2.2 空气源热泵冷热水机组在胶东地区的应用与发展

根据相关文献1994年空气源热泵机组的适用范围划定在长江流域，1995年以后，空气源热泵冷热水机组的应用范围由长江流域开始扩展到黄河流域，在我国北方一些地区开始应用，如京津地区、山东胶东地区、济南、西安等地区都开始选用空氣源热泵作空调系统的冷热源[3]。

1995年空气源热泵冷热水机组在烟台百货大楼的应用，是空气源热泵冷热水机组在胶东地区的首个应用实例，为热泵技术在胶东地区的推广应用开辟了广阔的前景。

随着空气源热泵技术的进一步发展，2005年以后胶东地区空气源热泵冷热水机组市场有了一个较大的发展，主流品牌有约克、特灵、开利、麦克维尔、顿汉布什等，国产品牌发展较快主要以清华同方、格力、美的、海尔等为代表。

目前常见的空气源（水）热泵机组为涡旋式空气源热泵机组，因其可以采用模块式组合，又称风冷模块机组，采用涡旋式压缩机，从空气中提取冷热量输送到室内，满足夏季制冷，冬季制热的需求。空气源热泵机组可以放置在露天通风良好的任意地方，启动时逐台开启，对电网冲击比较小。

根据冬季制热的工作范围空气源热泵机组，可分为普通型空气源热泵机组（可以在环境温度-15℃以上制热）和低温型空气源热泵机组（可以在环境温度-25℃以上制热）。根据调

的制冷能效（单台机组出水温度7℃，研普通型空气源热泵机组夏季标准水流量，室外环境温度35℃时满负荷的制冷量与满负荷制冷时机组的输入总功率的比值）一般在2.9～3.4之间，低温机组夏季的能效一般在3.0～3.7之间。不同品牌产品技术水平不一样的，能效也有所差异。

空气源热泵机组冬季制热时随着室外温度的降低，制热能力也随之下降，再者室外温度较低时蒸发器表面会出现结霜现象，需要除霜，降低冬季供热效果。普通机组和低温机组最主要的区别是在冬季供热，普通机组在冬季工作临界温度时，机组出水温度很低，甚至不能制热，例如2015年冬季，由于胶东地区出现寒流天气，导致很多普通机组停止工作。

某品牌普通机组冬季制热能力变化表：

由上表1可以看出：在标准工况下室外环境温度7℃，出水温度45℃时，输入功率为16.8kw，制热量为64kw，则此时的制热能效为COP=64/16.8=3.8；而在室外环境温度-10℃，出水温度只有40℃时，输入功率为15.7kw，制热量为34.9kw，则此时的制热能效为COP=34.9/15.7=2.2。

同一品牌的低温机组冬季制热能力变化表：

由上表2：在标准工况室外环境温度7℃，出水温度45℃时，输入功率为17.26kw，制热量为70.5kw，则此时的制热能效为64/16.8=4.0；而在室外环境温度-10℃，出水温度45℃时，输入功率为18.22kw，制热量为53.0kw，则此时的制热能效为53.0/18.22=2.9；在室外环境温度-15℃，出水温度仍可达50℃。

随着十三五期间全国范围内提倡“煤”改“电”的情况下，北京、河北、山西，包括山东省的济南、青岛、潍坊等地，已开始大范围的采用低温空气源热泵机组进行小区、学校、办公等区域的采暖，室内末端可以采用暖气片、地暖、空调等形式，取得良好的效果。并且在很多地方进行能源合同管理的运行方式，经过测试证明在一个完整的采暖周期内，采用空气源热泵机组采暖的运行费用甚至要低于城市集中供热，目前京津郊区远离城市热源的小区已较大规模的使用这种产品，现在胶东地区也有部分小区开始采用低温空气源热泵机组进行冬季采暖的应用，但是一般规模都比较小。

根据调研结果，空气源（水）热泵在胶东地区的应用已经有几十年的时间，运行效果相对良好，用户也比较多，但目前大多数空气源（水）热泵机组仅主要是夏季供冷及冬季两头季节供热。冬季纯依靠该种类产品还有待进一步市场调研。

3 空气/空气热泵机组在胶东地区的应用与发展

我国的空气/空气热泵自20世纪60年代开始生产与应用。早在1965年，上海冰箱厂研制成功我国第一台制热量为3720 W的CKT-3A热泵型窗式空调器；1966年天津大学与铁道部四方车辆厂研究所共同合作，进行干线客车的空气/空气热泵试验。但是，由于能源价格的特殊性，以及一些其他因素的影响，20世纪80年代以前空气源热泵空调在我国的应用与发展始终很缓慢，经历了一段漫长的起步发展的初级阶段。

20世纪70年代末，开始在一些宾馆客房、计算机房、实验室、医院和办公楼中安装热泵型房间空调器作为分散空调用，空气/空气热泵机组迎来了新的发展机遇。到20世纪80年代初，我国大量地引进国外空气/空气热泵技术和先进生产线，空气/空气家用热泵空调器开始较大速度发展。但这一时期的热泵空调器主要以进口件组装或仿制国外样机为主。

从20世纪90年代初开始研究制冷空调设备的变频能量调节技术，并对电子膨胀阀的调节特性及其应用进行了研究。1995年以后，国内部分企业开始引进日本变频控制技术和设备，生产变频调节器。1998年海信和清华大学合作成功地开发出变频空调器。变频空调器具有高教、节能和控温精度高等优点，迅速占有了市场，成为家用空调市场的主导产品[4-5]。

我国空气/空气家用热泵空调器经历了进口散件组装——引进国外先进技术——消化吸收与发展的三个发展阶段，形成了整体式、分体式和户式中央空调三大类别家用热泵空调系列。

近年来，国内暖通空调常用的空气/空气热泵中还有变制冷剂流量（VRV）热泵空调系统。它采用变制冷剂流量的技术措施，以适应空调负荷的变化，达到节约能源目的，同时还提高了控制质量。VRV热泵空调系统的品牌产品早期基本上以日企为主，最早于1986年首先用于深圳一些公共建筑空调系统中。20世纪90年代以后，VRV热泵系统逐渐被人们认识，在住宅空调工程中的应用也愈来愈广泛。到目前，我国VRV热泵系统的开发已初见成效，中国市场上常见的VRV热泵产品很多。三菱重工海尔（青岛）空调机有限公司的KX组合式变频多联空调系统；海尔的MRV系统；美的的MDV系统；格力的GMV系统，新科的SDV系统；澳克玛的NRV系统；华凌的CRV系统；三星的DVM系统；LG的MULTIV系统等。

3.1 变频多联机空调系统在胶东地区的开始

随着VRV热泵空调系统（又称多联机空调系统）技术及变频技术的进一步发展，1999年烟台毓璜顶医院成为了最早大规模使用这种机型的用户之一，之后胶东地区的多个项目也开始采用变频多联机系统供冷或供热，取得了良好的效果。但是由于發展初期多联机空调系统成本造价较高及设计方案不够优化，用户的使用也反响不一，阻碍了其良性发展，在烟台地区享有声誉的是日系合资品牌产品，纯国产品牌还需努力。

3.2 变频多联机空调系统在胶东地区的发展

2010年前后，随着人们生活水平的提高，以及多联机成本的下降，多联机开始逐渐发展起来。传统冷水机组控制不如多联机方便，局部使用时耗能较多，而多联机具有运输安装方便，控制灵活多样，且在部分负荷下运行工况下具有更高能效比的特点，获得更多业主的青睐。

这一时期多联机在胶东地区开始大规模应用于各个工程领域，如医院、酒店、办公写字楼、会所、餐饮、店铺等。仅医院项目就有烟台海港医院、烟台芝罘区医院、牟平人民医院等。

3.3 变频多联机空调系统在胶东地区的大规模应用

2010年以后，多联机空调系统在全国进入快速发展阶段，每年增长幅度达到30%左右，市场容量进一步扩大，2014年以及占据空调市场40%的份额，已经远超其他空调系统。如图1所示。

同样这一时期多联机空调系统在胶东地区的市场规模也进一步扩大，很多大型项目均考虑采用多联机系统。如烟台海悦大酒店、烟台人力资源市场、烟台飞龙天润大厦、烟台海洋成果转化中心等项目。

由于大量多联机空调系统工程项目的影响，很多其它项目也开始考虑采用多联机空调系统，如商场、商铺、银行、会所等。

3.4 变频多联机空调系统在胶东地区住宅中的应用

随着生活水平的提高，很多高档住宅小区为了外立面更美观，只预留了很少空调机位。而这种情况也恰恰催动了多联机在住宅的应用。

多联机的外机容量形式多样，小容量的外机可以满足住宅使用，丰富了人们的选择，另外，多联机室内机形式多样，可以隐藏在吊顶内，提升了室内的美观程度。因此人们不再局限于选用柜挂机，而开始选用家用多联机系统。多联机控制灵活，大的项目可以做中央控制系统，小的住宅可以在手机上实现对空调的集中控制。多联机以其独特的灵活性，高效性，满足了人们对空调日益精细化的控制功能，得到了快速的发展。

4 空气源热泵的发展前景

2016年8月11日，2016中国热泵产业联盟年会暨第五届亚洲空气源热泵论坛在北京开幕，中国节能协会理事长、中国工程院院士江亿教授在论坛上指出，空气源热泵是实现农村“煤改电”的最佳选择，除此之外空气源热泵机组的推广还具有以下优势：

（1）可以消除冬季土暖气散煤的严重污染，显著缓解雾霾。（2）可以提高农民冬季室内热舒适，而且经济负担低于散煤采暖。（3）可以为虚拟调峰电厂，通过主动式调节实现大范围电力消峰填谷。（4）可以显著提高燃煤电厂发电效率，改善目前高效电厂低效运行的状况。（5）可以消除风电光电上网瓶颈，促进可再生能源电力发展。

5 空气源热泵（多联机空调）在《绿色建筑评价标准》中的体现

在新版《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378-2014）中有多个条文涉及到多联机空调系统，包括节能、节水、室内环境，提高与创新多个类别。多联机空调系统对绿色建筑的发展具有极大的推动作用。

参考文献

[1]李素花，代宝民，马一太.空气源热泵的发展及现状分析[J].制冷技术，2014，34（1），42-47.

[2]张明圣，陈涛，张秀平，钟瑜，贾磊.国内外空气源热泵产品相关标准现状和进展[J].制冷与空调，2014，（08）.

[3]付百林，吴昊.空气源热泵应用原理及发展趋势[J].建设科技，2007，（06）.

[4]王沣浩，王志华，郑煜鑫，郝吉波.低温环境下空气源热泵的研究现状及展望[J].《制冷学报》，2013，34（5）：47-54.

[5]林创辉，欧阳惕，陈华，张学伟.低温空气源热泵技术的应用[J].制冷与空调，2014，（08）.