产业报告2019丨技术篇：五、电动热泵供热技术之空气源热泵

第三篇 技术篇

五、电动热泵供热技术

1．空气源热泵

从室外空气中获取热量，再通过热泵提取其热量品位，以满足建筑供暖需求。当室外空气温度在0℃左右时这种方式可以实现的电-热转换效率COP达到3，因而成为北方“煤改电”中应用最为广泛的方式，由于这种方式很少受条件限制，在长江流域也是最合适的建筑供暖热源。

近年来，我国在空气源热泵领域的技术进步迅速，中国的空气源热泵技术处于国际领先地位。通过新的压缩机技术、变频技术和新的系统设计，已经把空气源热泵的适用范围扩展到零下20℃的低温环境，使得空气源热泵在绝大多数地区都可以作为高效的电-热转换方式，为建筑提供供暖热量。

外温在0℃左右，是传统上的热泵应用范围；外温在-10℃左右，螺杆机、涡旋机的补气增焓和转子压缩机双级压缩等技术，COP可大于2；外温低于-20℃时，对普通单机双极增焓容积比固定，无法兼顾制热全工况内的能效要求，格力国家节能环保制冷设备工程技术研究中心开发了三缸双极变容积比压缩机，COP接近2（如图3-12所示）。

图3-12 三缸双极变容积比压缩机

低温空气源热泵采暖技术主要有：户式型热泵机组（简称热水机）、低温多联机组，一户多间、采暖面积大，需散热器或地暖末端；房间型房间式采暖器（简称热风机），单房间热风采暖，无需散热器末端，具有分室设置的单一室内末端。

2011年，清华大学农村节能团队提出低温空气源热泵热风机概念，制定了北方地区热风机取暖技术指标和首个行业标准。在-25℃和更低环境温度下向室内提供热风的空气源热泵采暖设备，还具有制冷等功能，设置双级増焓压缩机或双级变容积比压缩机，保证室外低温热量需求较大时正常工作，且制热量不衰减。对应于北京气候，冬季实测平均COP在2.5~3左右，即每消耗1kWh电，可以制2.5~3 kWh热。与热水机相比，主要有以下不同：

1）一室一机，安装简单，故障少、维护方便，是设备而不是系统，可靠性高，非常适合于农村；热水机需要安装水系统，水泵电耗、故障、水系统堵塞、停机后冻结等；

2）热风机惯性小，可快启快停，适合于间歇采暖；热水机末端为辐射方式，热惯性大，需要5～10个小时预热，不适合间歇；

3）热风机一室一机，可实现平时人少仅开一室，假日人多全开；热水机需要调节水阀，而且启停缓慢，很难分室启停；

4）辐射方式和好的热风方式可以实现同样的热舒适。改善气流组织，热风机落地安装时，热风可贴地面流动、扩散，从下出风口自然上升，整个房间温度均匀升高，达到地暖供暖的舒适度，同时温升速度比常规地暖快（如图3-13所示）。

图3-13 热风机空气源热泵

5）以一户为例。热风方式用电量在20～40kWh/m2，而热水辐射方式用电量在40kWh/m2以上；电网增容方面，蓄能式电热约12kW/户，热水机8kW/户，热风机5kW/户。

空气源热泵应用，需关注以下问题：一是空气源热泵容量设计平衡点，按照满负荷设计时机组初投资大幅增加，水泵风机等附属设备能耗增加，低负荷率运行时间长，机组季节COP会降低；二是室内末端应为低温供热，如地板辐射采暖以提高热泵效率。三是可作为虚拟调峰电厂运行，多个低温空气源热泵实现联动控制，主动启停模式控制，由于建筑具有较好的热惯性，热泵短期启停对室温影响不大。通过平衡电网负荷需求，保证不稳定风电入网以减少“弃风”，有效解决冬季电网负荷峰谷变化问题，同时提高电厂能源利用效率。