一、概述

    按照《采暖通風(fēng)空氣調節技術(shù)語(yǔ)標準》（GB50155-92），熱泵被定義為能實(shí)現蒸發(fā)器與冷凝器功能轉換的制冷機。我們也可以稱(chēng)熱泵為基于逆卡諾循環(huán)原理工作，既可以用來(lái)制冷，又可以用來(lái)供熱的機組。熱泵的分類(lèi)多種多樣，如果按同熱泵的蒸發(fā)器和冷凝器換熱的介質(zhì)不同分類(lèi)，熱泵可以分為：空氣-空氣熱泵，空氣-水熱泵，水-水熱泵、水-空氣熱泵、土壤-空氣熱泵及土壤-水熱泵等，表1列舉了目前工程上應用較多的四種熱泵。其中空氣-水熱泵機組，即空氣熱源熱泵式冷熱水機組在工程上的應用更為廣泛。

    示例

    家用、空調，VRV、MRV、ECO等一拖多空調系統

    空氣熱源熱泵冷熱水機組，簡(jiǎn)稱(chēng)風(fēng)冷熱泵

    水源熱泵式冷熱水機組

    水源熱泵式冷熱風(fēng)機組簡(jiǎn)稱(chēng)水環(huán)熱泵
    

    熱泵機組的研究、生產(chǎn)與應用，在二十世紀七十年代才開(kāi)始在美國等發(fā)達國家走上良性發(fā)展的道路。1980年我國在上海自行設計與生產(chǎn)了第一臺以R12為工質(zhì)，壓縮機功率為55KW的空氣―水熱泵機組，并投入了實(shí)際工程應用。一直至二十世紀八十年代末，空氣源熱泵冷熱水機組的研究、生產(chǎn)、應用在我國才有了較快的發(fā)展。剛開(kāi)始，應用熱泵的工程主要為沒(méi)條件設置鍋爐或地價(jià)房?jì)r(jià)太貴或無(wú)空間設冷凍機房的建筑，可供選用的只有少數幾個(gè)進(jìn)口品牌的機組，機組形式比較單一，多為活塞壓縮整體式風(fēng)冷熱泵機組。這幾年采用熱泵的工程，無(wú)論在地域上或在建筑功能與規模上都有了很大的突破，熱泵機組的品牌、種類(lèi)的選擇空間大為擴大，既有許多進(jìn)口品牌，又有不少?lài)a(chǎn)品牌，有活塞壓縮式熱泵機組，又有螺桿式機組，有整體式機組，又有模塊式熱泵機組，單臺機組制冷量從3RT-400RT，應有盡有，而且機組的制冷、制熱性能、質(zhì)量、可靠性等都有明顯的提高。

    二、熱泵特性

    空氣源熱泵冷熱水機組有如下特點(diǎn)：

    1、空調系統冷熱源合一，且置于建筑物屋面，不需要設專(zhuān)門(mén)的冷凍機房、鍋爐房，也省去了煙囪和冷卻水管道所占有的建筑空間。

    對于寸土寸金的城市繁華地段的建筑，或無(wú)條件設鍋爐房的建筑，空氣源熱泵冷熱水機組無(wú)疑是一個(gè)比較合適的選擇。

    2、無(wú)冷卻水系統，無(wú)冷卻水系統動(dòng)力消耗，無(wú)冷卻水損耗。

    空調系統如采用水冷式冷水機組，自來(lái)水的損失不僅有蒸發(fā)損失、漂水損失、還有排污損失、冬季防凍排水損失，夏季啟用時(shí)的系統沖洗損失，化學(xué)清洗稀釋損失等等，所有這些損失總和約折合冷卻水循環(huán)水量的2―5%，根據不同性質(zhì)的冷水機組，折合單位制冷量的損耗量為2-4t/100RT?h。這對我們某些嚴重缺少的城市來(lái)說(shuō)，是一個(gè)比較可觀(guān)的數量。另外，相當一部分工程在部分負荷情況下冷卻水循環(huán)量保持不變?；蚋鶕鳈C運行臺數，只作相應的臺數調節。

       我們以前的經(jīng)濟比較很少重視這一點(diǎn)。3、由于無(wú)鍋爐、無(wú)相應的燃料供應系統，無(wú)煙氣，無(wú)冷卻水，系統安全、衛生、簡(jiǎn)潔。

    對于暖道專(zhuān)業(yè)來(lái)說(shuō)，鍋爐房z*有可能存在安全隱患，另外，冷卻水污染形成的軍團菌感染的病例已有不少報導，從安全衛生的角度，空氣源熱泵具有明顯優(yōu)勢。

    4、系統設備少而集中，操作、維護管理簡(jiǎn)單方便。一些小型系統可以做到通過(guò)室內風(fēng)機盤(pán)管的啟?？刂茻岜脵C組的開(kāi)關(guān)。

    5、單機容量從3RT至400RT，規格齊全，工程適應性強，利于系統細化劃分，可分層、分塊、分用戶(hù)單元獨立設置系統等。

    6、夏天運行COP值較水冷機組較低，耗電較多，冬季運行節省能源消耗。對于南京這樣冬冷夏熱城市的一般建筑而言，熱泵系統的全年能耗低于水冷機組加鍋爐的空調系統，但按目前的能源價(jià)格，熱泵系統的全年運行費用高于水冷機組加鍋爐方案。

    7、造價(jià)較高。作為空調系統的冷熱源方面的設備投資，空氣源熱泵冷熱水機組造價(jià)較高，比水冷式機組加鍋爐的方案的系統綜合造價(jià)貴20―30%，如只算冷熱源設備，熱泵的價(jià)格約為水冷機+鍋爐的1.5-1.7倍。

    8、空氣源熱泵冷熱水機組常年暴露在室外，運行條件比水冷式冷水機組差，其壽命也相應要比水冷式冷水機組短。9、熱泵機組的噪音較大，對環(huán)境及相鄰房間有一定影響。

    熱泵通常直接置于裙樓或頂層屋面，隔振隔音的效果，直接影響到貼鄰房間及周?chē)恍┓块g的使用。合理的位置設置與隔振隔音措施的到位，熱泵噪音的影響可以基本消除。

    10、空氣源熱泵的性能隨室外氣候變化明顯。室外空氣溫度高于40-45℃或低于-10～-15℃時(shí),熱泵機組不能正常工作。

    三、熱泵出力與氣候

    在額定工況下，氣溫35℃，出水7℃，空氣源熱泵夏季制冷性能系數COP值在3.0左右，冬季（空氣7℃，出水45℃）如不計化霜損失，制熱系數COPH值也在3.0左右，空氣源熱泵的制冷、制熱性能與室外氣候有直接的關(guān)系,空氣源熱泵冷熱水機組供冷能力隨室外溫度的升高而降低，機組消耗功率隨室外環(huán)境溫度的升高而增加。當室外空氣溫度增至40℃時(shí)，制冷量一般要下降5―7%左右?？諝庠蠢錈崴畽C組正常制冷的上限溫度一般在40-45℃，個(gè)別品牌設有冷凝器風(fēng)扇速度逐步控制系統，z*大允許室外溫度可達50℃左右。需要指出的是，跟冷卻塔不一樣，制冷工況下相對濕度對空氣源熱泵沒(méi)不利影響，相反，相對濕度大，對冷卻有利。南京夏季相對濕度較高，所以實(shí)際上風(fēng)冷與水冷在冷卻效果的差異上，比人們想象的要小?？諝庠礋岜美錈崴畽C組的制熱特性更為復雜，當盤(pán)管表面溫度低于空氣露點(diǎn)溫度時(shí)，空氣會(huì )結露，此時(shí)盤(pán)管表面發(fā)生了相變換熱，有利于提高熱泵機組的制熱能力，但當盤(pán)管表面溫度低于空氣冰點(diǎn)溫度（0℃以下）時(shí)，如果空氣中的相對濕度同時(shí)達到某一程度，盤(pán)管表面就會(huì )結霜，如不及時(shí)化霜，霜層會(huì )越結越厚，影響空氣實(shí)際流通量，并阻礙了盤(pán)管上的熱交換，重者會(huì )結冰，壓縮機出現低壓保護停機。對應不同迎面風(fēng)速和氣候條件，熱泵機組室外側空氣盤(pán)管上濕空氣存在著(zhù)三種狀態(tài)，即結霜區，凝露區，干冷區(不結霜也不凝露)。