1、項目概述

　　本課題是對低溫空氣源熱泵、太陽能與地面采暖及生活熱水組合系統(tǒng)，進行工程優(yōu)化設計與組合，選擇典型工程進行節(jié)能能效測試和研究。

　　本課題的工程優(yōu)化設計方案如下：

　　1.空氣源熱泵與傳統(tǒng)地面采暖或與預制薄型地面采暖的組合；

　　2.空氣源熱泵和太陽能復合熱源與地面采暖及生活熱水的組合；

　　3.上述系統(tǒng)在提供供暖和生活熱水的同時，可兼顧夏天制冷。

　　本課題組對低溫熱水空氣源熱泵（太陽能）與地面采暖的組合系統(tǒng)，于2011 年~2012 年的采暖季中，在北京市、河北省秦皇島市、山東省青島市、上海市、重慶市和長沙市等地的不同建筑中，選擇了13 個項目進行了測試，采集了10000 多個不同地區(qū)的建筑采暖能效數(shù)據(jù)。在2011 年~2012年采暖季中，華北北部一月份室外平均氣溫-4℃ ，最低氣溫-17℃的情況下，室內平均溫度保持在18℃。當居住建筑的節(jié)能設計達到50%標準時，該組合系統(tǒng)一個采暖季的平均耗電量為35kW·h/ m2~45kW·h/m2，COP 的平均值超過3.0。技術數(shù)據(jù)顯示，低溫空氣源熱泵（太陽能）與地面采暖的組合系統(tǒng)可以滿足華北等寒冷地區(qū)， 以及華中、華東等冬冷夏熱地區(qū)冬季采暖（含生活熱水）的需求，同時還具有運行能效高，運行費低的特點。

　　本課題組為了更好地推廣該項技術，編制了《住宅戶式空氣源熱泵和太陽能供熱系統(tǒng)應用技術導則》；本課題組還建立了一套適合空氣源熱泵采暖組合技術的通用測試方法；研發(fā)了一套太陽能輔助空氣源熱泵地暖系統(tǒng)的在線監(jiān)測平臺。本課題是住建部科技計劃項目，已于2012年11月通過了住建部科技成果驗收。該項技術獲得建筑科技全國推廣證書。

　　2、該系統(tǒng)的技術特點與創(chuàng)新

　　2.1 空氣源熱泵技術的新進展

　　在組合系統(tǒng)中，低溫空氣源熱泵分別采用了噴氣增焓壓縮機或高壓腔直流變速壓縮機，以及“變水溫”控制等新技術之后，可使空氣源熱泵在低溫環(huán)境下啟動性能更佳。當前的運行環(huán)境氣溫可延展到-20℃，同時還可根據(jù)環(huán)境氣溫進行自動調節(jié)，使建筑的舒適性和節(jié)能性最大化。

　　2.1.1 直流變速技術

　　采用全新的直流變速高壓腔渦旋式壓縮機，可在更低的氣溫下啟動；采用壓縮機壓差油膜潤滑技術，減小了壓縮機磨損，延長壓縮機使用壽命；壓縮機的電機還采用磁力強勁的釹磁鐵材料，可更省電、節(jié)能；根據(jù)室外氣溫實時控制壓縮機轉速，做到按需輸出，提高了效率。它在不同的情況下，都可使室內溫度保持穩(wěn)定及舒適性；它可以實現(xiàn)軟啟動，避免對電網(wǎng)的沖擊。

　　2.1.2 噴氣增焓技術

　　噴氣增焓壓縮機是新一代渦旋式壓縮機。它通過優(yōu)化中壓段冷媒噴射技術，將單級壓縮機轉換成兩級壓縮，增加了冷凝器中制冷劑流量，加大了主循環(huán)回路的焓差，從而提高了壓縮機效率。新一代噴氣增焓渦旋式壓縮機系列產(chǎn)品可在環(huán)境溫度-20℃時正常運轉。當室外環(huán)境氣溫在-10℃時，它的制熱能力比常規(guī)渦旋式壓縮機可提高近20%。

　　1、項目概述

　　本課題是對低溫空氣源熱泵、太陽能與地面采暖及生活熱水組合系統(tǒng)，進行工程優(yōu)化設計與組合，選擇典型工程進行節(jié)能能效測試和研究。

　　本課題的工程優(yōu)化設計方案如下：

　　1.空氣源熱泵與傳統(tǒng)地面采暖或與預制薄型地面采暖的組合；

　　2.空氣源熱泵和太陽能復合熱源與地面采暖及生活熱水的組合；

　　3.上述系統(tǒng)在提供供暖和生活熱水的同時，可兼顧夏天制冷。

　　本課題組對低溫熱水空氣源熱泵（太陽能）與地面采暖的組合系統(tǒng)，于2011 年~2012 年的采暖季中，在北京市、河北省秦皇島市、山東省青島市、上海市、重慶市和長沙市等地的不同建筑中，選擇了13 個項目進行了測試，采集了10000 多個不同地區(qū)的建筑采暖能效數(shù)據(jù)。在2011 年~2012年采暖季中，華北北部一月份室外平均氣溫-4℃ ，最低氣溫-17℃的情況下，室內平均溫度保持在18℃。當居住建筑的節(jié)能設計達到50%標準時，該組合系統(tǒng)一個采暖季的平均耗電量為35kW·h/ m2~45kW·h/m2，COP 的平均值超過3.0。技術數(shù)據(jù)顯示，低溫空氣源熱泵（太陽能）與地面采暖的組合系統(tǒng)可以滿足華北等寒冷地區(qū)， 以及華中、華東等冬冷夏熱地區(qū)冬季采暖（含生活熱水）的需求，同時還具有運行能效高，運行費低的特點。

　　本課題組為了更好地推廣該項技術，編制了《住宅戶式空氣源熱泵和太陽能供熱系統(tǒng)應用技術導則》；本課題組還建立了一套適合空氣源熱泵采暖組合技術的通用測試方法；研發(fā)了一套太陽能輔助空氣源熱泵地暖系統(tǒng)的在線監(jiān)測平臺。本課題是住建部科技計劃項目，已于2012年11月通過了住建部科技成果驗收。該項技術獲得建筑科技全國推廣證書。

　　2、該系統(tǒng)的技術特點與創(chuàng)新

　　2.1 空氣源熱泵技術的新進展

　　在組合系統(tǒng)中，低溫空氣源熱泵分別采用了噴氣增焓壓縮機或高壓腔直流變速壓縮機，以及“變水溫”控制等新技術之后，可使空氣源熱泵在低溫環(huán)境下啟動性能更佳。當前的運行環(huán)境氣溫可延展到-20℃，同時還可根據(jù)環(huán)境氣溫進行自動調節(jié)，使建筑的舒適性和節(jié)能性最大化。

　　2.1.1 直流變速技術

　　采用全新的直流變速高壓腔渦旋式壓縮機，可在更低的氣溫下啟動；采用壓縮機壓差油膜潤滑技術，減小了壓縮機磨損，延長壓縮機使用壽命；壓縮機的電機還采用磁力強勁的釹磁鐵材料，可更省電、節(jié)能；根據(jù)室外氣溫實時控制壓縮機轉速，做到按需輸出，提高了效率。它在不同的情況下，都可使室內溫度保持穩(wěn)定及舒適性；它可以實現(xiàn)軟啟動，避免對電網(wǎng)的沖擊。

　　2.1.2 噴氣增焓技術

　　噴氣增焓壓縮機是新一代渦旋式壓縮機。它通過優(yōu)化中壓段冷媒噴射技術，將單級壓縮機轉換成兩級壓縮，增加了冷凝器中制冷劑流量，加大了主循環(huán)回路的焓差，從而提高了壓縮機效率。新一代噴氣增焓渦旋式壓縮機系列產(chǎn)品可在環(huán)境溫度-20℃時正常運轉。當室外環(huán)境氣溫在-10℃時，它的制熱能力比常規(guī)渦旋式壓縮機可提高近20%。

　　2.2 高效地暖技術

　　地面輻射采暖技術的新進展是：縮小加熱管的直徑，減少加熱管的間距，增加布管密度，以便盡可能地加大整體散熱面積，可降低熱媒水溫度（＜ 40℃）、縮小供回水溫差（＜5℃），使溫度曲線更趨平緩，熱損失更小；同時，增加鋁箔復合層，一是通過鋁箔的反射作用，增加傳熱功能，使散熱面溫度更趨均勻；二是鋁箔的防腐涂層，可阻止砂漿等填充材料的腐蝕；另外，采用高壓阻燃型擠塑保溫板可提高保溫性能，有效阻止熱量向下傳遞。

　　“預制溝槽薄型地面輻射采暖板”經(jīng)過國家檢測試驗室（進水溫度35℃、回水溫度31.12℃、空氣基準溫度20℃）的測試，散熱量可達100W/m2以上，是目前能效較高的供熱末端之一。

　　2.3 低溫空氣源熱泵與高效地暖的優(yōu)化組合

　　空氣源熱泵的理想工作狀態(tài)是提供50℃以下的熱水。以往，空氣源熱泵用于建筑采暖不成功的原因之一，就是在于采暖散熱器要求熱水的溫度在60℃~80℃。在這種工作狀態(tài)下，空氣源熱泵的能效比太低，不經(jīng)濟。

　　本課題是將空氣源熱泵鎖定在最佳的狀態(tài)下工作，即提供45℃以下的熱水；與高效地暖裝置組合，如“預制溝槽薄型地面輻射采暖板”的進水溫度僅需35℃，從而優(yōu)化組合成新的建筑采暖系統(tǒng)，即低溫空氣源熱泵與高效地暖組合式建筑采暖系統(tǒng)。

　　2.4 空氣源、太陽能復合熱源組合技術

　　低層居住建筑和農(nóng)村住宅以太陽能與空氣源熱泵作為地暖和生活熱水的復合熱源時，在白天可利用太陽能提供有效的熱能，向地暖和生活熱水系統(tǒng)供熱。在夜間或陰雨天沒有太陽時，自動啟動空氣源熱泵向該系統(tǒng)供熱，實現(xiàn)了太陽能零能耗+空氣源熱泵低能耗的有效結合。系統(tǒng)采用微電腦控制系統(tǒng)，實現(xiàn)自動判斷氣溫變化，熱水系統(tǒng)自動循環(huán)保溫，室溫實現(xiàn)分室分時段控制，太陽能和空氣源熱泵自動切換等措施之后，在該采暖系統(tǒng)中太陽能的貢獻率可達到40%以上。

　　其次，在實施峰/ 谷電價地區(qū)，可充分利用谷電時段內蓄能，享受優(yōu)惠電價，減少運行費用。

　　還有，在低層住宅建筑中采取增設外廊等被動式太陽能采暖設施后，可使太陽能在該采暖系統(tǒng)中的貢獻率進一步提高。