空气源热泵用于寒冷地区供热的性能分析

程学远

摘要：本文研究了空气源热泵在寒冷地区供热性能，重在分析空气源热泵用于寒冷地区应用情况，研究影响供热性能主要因素。监测空气源热泵供暖在寒冷地区运行状态，并结合影响因素来做好分析，总结监测中所存在的问题，收集数据集，并对 2018年至 2020年整个供暖季进行实时跟踪调查。

关键词：空气源热泵;寒冷;供热

引言：

近年来，国家对建设节约型城市变得越加重视，并出台一系列限制政策促进生态环保事业的发展，以减少温室效应及更好的保护我们赖以生存的环境，推动社会实现可持续的发展。传统燃料因污染过于严重，已经不适应当前发展需要，空气源热泵是一种新型供暖设备，具有良好的节能环保性能，具有强大的供暖能力强，可通过少量电能驱动来完成高效热能转换，可解决北方供暖问题，对环境污染小，空气源热泵将会成为北方地区供暖昀优设备。基于此，我们开展了此次研究，将会以北方地区某个城市的办公室作为研究对象，旨在收集各种能耗参数，分析空气源热泵运行性能，分析该设备供热情况，为后续推广空气源热泵提供更多理论支持依据。

一、空气源热泵概述

空气源热泵是一种低能耗高效率热转换装置，可昀大化将动能转换成为热能。所谓的热泵其实所指的就是将外部环境的热能（低位热能），直接转换为高位热能，这样便能达到节约能源的作用。空气是取之不尽用之不竭的资源，虽然这种资源是低位热源，但是，通过动能转换后便可形成高位热源，可以大量的使用，就目前来看空气源热泵的安装、使用都十分的方便。

空气源热泵主要特点：

空气源热泵设计构造简单，体积不大，因而，可以放置于住宅顶层，或者是地面上来使用。

消耗小，不需要消耗大量能源便可以实现低位热能转换成高位热能。

空气源热泵是依靠电脑的方式来进行控制，可以结合实际情况来设定运行参数，可以监控设备运行。

二、空气源热泵运作概述

空气源热泵是一种高效能热转换装置，该装置的制热原理是取自制冷原理，即从空气中吸收热量来达到增热目的，即将低位热能转换成为高位热能。空气源热泵在工作的过程中将沸点较低的制冷剂输送至热能转换装置当中（交换机）当中，然后再从空气中吸收热能，后经压缩后使制冷剂温度增高至 80℃至 150℃，然后，再将热能输送至毛细管当中做水热释放，然后转变成液态制冷剂，昀后再输送至空气当中来吸收热能，如此，就达到了“加热-放热”的工作流程[1]。具体参考下图：

三、空气源热泵监测参数

本文以四匹功率的空气源热泵对面积为 150m2的办公室一冬季供热为研究对象，监测内容主要包括有：风盘出风口温度、风盘回风口温度、风盘出风口风速、室内空气温度、湿度、耗电量。

为了使本次试验更好进行下去，将会选取 3个办公室作为试验监测对象，并在每个办公室被选取 3个监测点，将会使用铜-康铜热电偶测量室内温度情况，热电偶传感器测试点距离地面高度约 1.5米，而在办公室内将会分别安装温度测试仪及温度自记仪，主要检测室内温度变化情况，并对温度情况做好分析、对比[2]。当数据收集之后，便会传输至电脑，读取后，存储于电脑，本次试验是监测空气热源泵系统一个冬季的耗电量。

四、数据采集

空气源热泵在运行的过程中会产生很多的数据，为了更好的读取这些数据，做好数据监测、收集工作。

在开展试验的过程中，我们将会采用以时间轴的方式将数据记录下来，然后再将这部分数据储存在电脑当中，方便日后调用与分析数据。具体情况参考表 1.

五、结果

在实验的过程中我们发现，当室外环境温度降低时，就会使 COP值降低，即满足室内所需热负荷消耗的電能增多，而当室外温度增高时（约增高到-10摄氏度），则就会使 COP值增高。这其实反映出了当室外温度增高，则会降低损耗，而如果室外温度降低就会导致能耗增加。因而，当温度降低时候降低至-10摄氏度以下，当空气源热泵制热量不足时，适当的可以配合辅助加热器来使用，毕竟，我国北方地区室外温度一般都比较低，冬季温度基本在-5至-15摄氏度，这也反映出空气源热泵在寒冷地区其的可靠性将会降低，能耗会增加，这也致使热能效之比（EER）快速降低。从试验监测结果显示可见，空气源热泵总体制热能力较强，是随着室外温度变化而变化，总体上能维持室内温度控制在 22摄氏度左右，起伏并不是特别大。

结论：

综上所述，空气源热泵在我国供热方面所带来的帮助是很大的，这种供暖设备性能优越，环保性强，可适用于北方家庭使用，即便在昀寒冷的时间里，每天电耗量仅为 23元左右。而随着空气源热泵技术不断成熟，并伴随研究的不断深入，未来空气源热泵供暖装置性能将会变得更稳定，供暖能量更强。在供暖季节的前期，测得该装置的能效总体较稳定，尽管能耗有所增加，但是供暖比较稳定;当室外温度发生变化的时候，温度就会出现波动，基本上还是能满足北方家庭供暖的需要，而节能减排也已经成为当前社会发展主题，因此，使用空气源热泵来进行供暖不失为一种很好的办法，总的来说还是具有了很广阔的发展空间，未来也将会被越来越多人所接受。

参考文献

[1]周海舰，高乃平，李忠，等. 北京农村地区空气源热泵供暖系统实测分析[J]. 煤气与热力，2018，038（001）：32-39.

[2]赵宗彬，宋昱龙，包继虎，et al. 跨临界 CO2空气源热泵系统性能研究[J]. 制冷学报，2018，39（002）：22-30.