熱泵采暖不會選型設計?來參考北京的標準

節選自《住宅戶式空氣源熱泵供熱和太陽能生活熱水聯合系統應用技術導則》

在北京市無集中供熱條件的地區，如遠郊區縣的住宅、獨立式住宅、其他建筑中的局部區域、市中心文保區住戶的供熱改造等，采用空氣源熱泵和采用以空氣源熱泵為輔助熱源的太陽能制備生活熱水的分戶獨立系統，與燃煤供熱和用電直接供熱相比較，對北京地區的環境保護和節能方面都有顯著優勢。因此，在符合國家相關政策及法規的前提下，空氣源熱泵和太陽能這類清潔高效的能源和系統是一種較好的可供選擇的技術形式，可以推廣使用。

下文為《住宅戶式空氣源熱泵供熱和太陽能生活熱水聯合系統應用技術導則》的第三部分的部分章節，《供暖空調系統設備材料選型和設計》。

3.3供暖空調系統設備材料選型和設計

3.3.1選用的空氣源熱泵機組應滿足下列要求：

1 冷熱水機組名義工況的制冷性能系數COP不應低于2.6。

2 多聯機組制冷綜合性能系數IPLV(C)不應低于3.20。

3 供暖設計工況的供熱性能系數不應低于2.0，且宜采用符合《低環境溫度空氣源熱泵(冷水)機組 第二部分：戶用及類似用途的熱泵(冷水)機組》(GB/T-2010)中各項規定的空氣源熱泵機組。

4 機組應能夠在不低于-15℃的環境里進行供熱。

5 應具有先進可靠的融霜控制，融霜時間總和不應超過運行周期時間的20%。

6 當機組作為太陽能生活熱水系統的輔助熱源時，室外氣溫為0℃時的制熱工況最高供水溫度不宜低于50℃。

說明：1 夏季名義工況的制冷性能系數，指室外干球溫度為35℃，供水溫度為7℃，單位名義制冷量時的水流量為0.172m3/(h•kW)(相當于5℃供回水溫差)時的機組供冷量(W)與室外主機輸入功率(W)之比。

2 多聯機組制冷綜合性能系數的確定條件見《多聯式空調(熱泵)機組綜合性能系數限定值及能源效率等級》(GB 21454-2008)。

3 冬季供暖設計工況的供熱性能系數，指空氣源熱泵機組在北京地區室外供暖溫度和設計供水溫度和溫差條件下，達到設計需求的機組供熱量(W)與室外主機輸入功率(W)之比，選用機組時應特別注意與一般設備樣本提供的標準工況(室外溫度7℃、供水溫度35℃、供回水溫差5℃)供熱量的區別。研究表明，熱風型機組在設計工況下COP為1.8時，整個供暖期達到的平均COP值與采用礦物能燃燒供熱的能源利用率基本相當;而與熱風型機組相比，熱水機組由于增加了熱水的輸送能耗，設計工況COP達到2才能與COP1.8的熱風型機組能耗相當。

因此，設計工況的供熱性能系數COP不低于2.0，是確定空氣源熱泵熱水機組可作為北京地區供暖熱源的一個重要參數，北京地區應采用滿足此條件的高質量產品。“低環境溫度空氣源熱泵(冷水)機組”，指能夠在不低于-20℃的環境里進行供熱的空氣源熱泵機組，其名義工況為室外溫度-12℃、供水溫度41℃、單位名義制冷量時的水流量為0.172m3/(h•kW)，名義工況的COP不低于2.1。

1)根據《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》(GB50736-2012)，北京城區室外供暖計算溫度為-7.6℃;北部遠郊區縣的室外供暖計算溫度更低，例如密云地區比城區低2℃，海拔較高的延慶地區低4℃。

2)為確定設計工況機組供熱性能系數，所選產品應提供在設計室外供暖溫度和不同供水溫度時的機組供熱量和輸入電功率數據，參見附錄A部分產品供熱工況技術資料表。

4 由于北京地區冬季氣候寒冷，熱源設備必須考慮在低溫下能夠運轉制熱供暖，至少-15℃的最低運行溫度要求是考慮到下列因素提出的：

1)在低于室外設計溫度的情況下，供暖設備雖然可以不保證設計熱負荷，但仍應能運行工作提供熱量維持房間一定的溫度，因此最低運行溫度應低于供暖室外設計溫度。

2)考慮房間存在熱惰性，在極端低溫時可以暫時停止供暖，也不宜按冬季極端最低溫度要求設備的最低運行溫度，可考慮一定的不保證率，-15℃與北京最冷地區冬季空調設計溫度基本吻合。

3)-15℃的機組最低運行溫度是多數產品能夠達到的。

5 當冬季運行溫度很低，空氣源熱泵無法提供滿足加熱生活熱水所需的高溫水時，只能采用直接電加熱作為生活熱水的輔助熱源;但在冬季大部分時段，空氣源熱泵仍能夠作為生活熱水的輔助熱源。校核機組作為太陽能生活熱水系統的輔助熱源的供熱能力時，將室外氣溫定為0℃，是考慮到在此溫度下(大致是北京冬季的平均氣溫)，大多數產品均可以供應50℃的熱水，只要此工況的供熱量滿足太陽能生活熱水輔助熱源的要求，就可成為確定機組能否作為太陽能熱水系統的輔助熱源和校核其輔助加熱量的依據之一。

3.3.2 空氣源熱泵機組規格應按下列原則確定：

1 制熱量應能夠滿足冬季供暖負荷，供暖工況時機組制熱量應根據室外供暖計算溫度和供水計算溫度確定，并采用融霜修正系數進行修正。

2 制冷量應能夠滿足用戶夏季空調冷負荷。

3 制熱量應能夠滿足太陽能生活熱水系統輔助加熱量，所需最小加熱量按本導則第4.3.4條計算確定;機組制熱量可按室外氣溫為0℃，供水溫度為50℃時的工況確定。

4 當機組作為供暖、空調的冷熱源時，應按滿足1、2款要求的最大規格確定;當機組同時作為太陽能熱水系統輔助熱源時，應按滿足1、2、3款要求的最大規格確定;在滿足上述需求的前提下，設備容量不宜過分放大。

說明：1 原則上機組應按滿足冬季供暖負荷和夏季空調負荷二者中的較大規格選型;根據北京地區的氣候條件和實際使用情況，滿足冬季所需供熱量時，夏季一般可滿足要求(夏季僅主要房間設置空調末端設備，且同時使用率較低);當空氣源熱泵機組同時作為生活熱水系統的熱源或輔助熱源時，人均面積較小的戶型，還應校核其冬季最不利工況時是否能夠滿足生活熱水加熱量的需要(見第4.3.4條)，一般人均面積較大的戶型，與空調供暖相比，生活熱水加熱量相對較小;因此設計計算的重點是冬季供熱量。

2 供暖工況和生活熱水加熱工況的機組制熱量，應根據產品提供的設計室外供暖溫度和不同供水溫度時的機組供熱量數據確定，參見附錄A部分產品供熱工況技術資料表。融霜修正系數根據產品提供資料確定，北京地區供暖工況一般可取0.9～0.95。

3 機組規格的確定原則是分別滿足供暖、空調供冷、生活熱水加熱，但不是同時滿足，即在為太陽能生活熱水輔助加熱時，可短時間停止供暖或空調。3.2節的供暖負荷計算已經考慮了戶式獨立系統的間歇運行和戶間傳熱量等因素，在基本耗熱量基礎上適當地留有了余量，所選設備的容量不宜再過度放大。機組和配套循環水泵如選擇過大，機組經常在部分負荷運行，整個系統溫差極小流量增大，設計工況時水泵也偏離高效區，使整個供暖季的綜合能效比降低，增加了運行費用，供熱量與需熱量嚴重不匹配使機組運行不穩定，一定程度上也影響室內舒適度。

3.3.3空氣源熱泵機組空調供暖冷熱水系統的循環泵應滿足系統冬季設計供熱工況和夏季制冷工況所需流量和揚程的較大值，應按第3.2.9條進行計算確定。當采用的機組配套水泵揚程小于系統阻力時，應增加串聯水泵。

說明：相對于冬季地面供暖系統和夏季風機盤管系統，生活熱水輔助加熱系統阻力較小;對于與生活熱水加熱系統合用的水泵，滿足第3.2.9條的最大系統阻力的水泵揚程，均可滿足生活熱水輔助加熱系統;對于另外設置循環水泵的生活熱水加熱系統，產品配套水泵即使揚程偏高使實際流量大于設計數據，對換熱和縮短加熱時間有利，因此可不詳細計算生活熱水輔助加熱設備的阻力。

水泵一般是根據空氣源熱泵冷熱水機組容量確定的配套產品，有些產品的循環水泵的轉速可調，便于適應冬夏等不同工況。此條主要是強調系統設計人員計算出的系統阻力和配套設備的相互配合，如系統阻力與機組的標準配置嚴重不一致，系統工作點偏離出水泵性能曲線之外時(系統設計流量超出配套水泵的最大或最小流量，或系統阻力超出水泵的揚程范圍)，應另外配置或增加串聯水泵。

3.3.4 空氣源熱泵室外機的設置，應符合下列規定：

1 確保進風與排風通暢，在排出空氣與吸入空氣之間不發生明顯的氣流短路;

2 避免受污濁氣流影響;

3 噪聲和排熱符合周圍環境要求;

4 便于對室外機的換熱器進行清掃;

5 室外機上部應有遮雪設施;

6 化霜水應有組織排放。

3.3.5 制冷劑-水熱交換裝置(包括配套水泵、膨脹罐等)的安裝位置應滿足下列要求：

1 空調供暖水系統的最高點與設備的高差過大時，應校核系統壓力，以保證系統最高點壓力高于大氣壓力1m以上，不滿足時應對系統定壓值進行現場調定。

2 與室外主機分離的制冷劑-水熱交換裝置應設置在環境溫度不低于0℃的室內，且不應設在臥室等對消除噪聲要求較高的房間。

3 與室外主機一體的制冷劑-水熱交換裝置，循環水系統應添加符合衛生要求的防凍液，防凍液應按冰點溫度不高于-15℃配置。

4 機組周圍應有足夠的檢修空間。

5 安裝位置附近地面應有排水設施。

說明：閉式循環水系統的定壓裝置(膨脹罐、安全閥)一般由設備配帶，并已經對系統的最低(初始)和最高(安全閥開啟)壓力進行了預先設定。如果定壓點低于空調供暖水系統的最高點的差值較大，需要校核確定配套產品設定壓力是否能夠保證系統最高點壓力在1m以上，必要時現場調定提高系統定壓值。另外，高差過大時，還應校核系統最高壓力是否超過允許工作壓力(對于戶式獨立系統，一般不會發生超壓情況)。

3.3.6 安裝在室外和室內設備之間的制冷劑配管長度和高差，應符合產品的要求。

3.3.7系統應包括以下控制環節：

1 夏季空調供冷、冬季供暖、生活熱水輔助加熱工況的轉換;

2 空調和供暖的室溫控制;

3 熱泵機組供冷工況的水溫、供冷量調節和啟?？刂?

4 熱泵機組供熱工況的水溫、供熱量調節和啟停控制。

3.3.8 供暖和空調系統的空氣源熱泵機組、制冷劑-水換熱裝置(包括循環水泵、水系統定壓膨脹設備)、多聯機組的直接膨脹式空調室內機、制冷劑和水系統配套附件、自動監控系統及其配套裝置，應由同一生產企業或供應商配套供應和進行深化設計。

說明：采用空氣源熱泵機組的系統，無論是冬季供暖還是夏季空調，也不論是分室、分區域、還是分戶控溫，均與系統的流量、機組的負荷調節或停開控制相關。因此，同一生產企業或供應商配套供應機組、循環水泵、制冷劑和水系統配套附件、監控裝置并進行深化設計，甚至負責和指導施工安裝和調試，有利于系統機電一體化設計，保證工程質量。

3.3.9 地面輻射供暖系統的熱水系統設計、設備材料選擇和室溫控制要求，均應符合《地面輻射供暖技術規范》(DB11/806)的

相關規定。

3.3.10 供暖地面類型可采用混凝土填充式、預制溝槽保溫板式、水泥砂漿預制填充板式和預制輕薄供暖板等形式。各類供暖地面的典型構造見附錄E，絕熱層、隔離層、防潮層等的設置和地面面層的選擇設置等，應符合《地面輻射供暖技術規范》(DB11/806)的相關規定。

說明：《地面輻射供暖技術規范》(DB11/806)給出了供暖地面的分類和各類型的構造，包括混凝土填充式、預制溝槽保溫板式和預制輕薄供暖板。

本導則補充介紹適用于空氣源熱泵低溫熱水的“水泥砂漿預制填充板”式地面供暖形式，目前產品分為Ⅰ型(敷設外徑10mm加熱管)和Ⅱ型(敷設以集水干管和外徑4.3mm加熱管組成的管網，也稱毛細管網)。這種供暖地面的特點是：①預制填充板和水泥砂漿填充層厚度較薄;②加熱管較細，易實現小間距布管，以達到較大的單位面積散熱量，利于采用較低供水溫度;③采用統一材料、外徑和壁厚的管材，系統最大承壓能力限制在0.4MPa。其系統和構造簡介如下：

1)工廠預制的填充板部分，由15mm厚泡沫塑料保溫板、50μ鋁箔導熱膜和帶孔塑料固定模板組成。Ⅰ型和Ⅱ型固定模板橫向縱向均分別按50mm和20mm間距預留管道固定溝槽，Ⅰ型溝槽寬度約為10mm、高度約為11mm ，Ⅱ型溝槽寬度約為4.3mm、高度約為5mm。1型和Ⅱ型填充板總厚度分別約為26mm和20mm。一般房間可將填充板直接鋪設在混凝土樓板上。

2)Ⅰ型加熱管采用10×1.5mm PE-RT管，以50mm間距現場嵌入式敷設在填充板固定模板的溝槽內，加熱管各房間分環路(一根或多根加熱管)通過分配頭與分集水器相接。

3)Ⅱ型加熱部件為毛細管網，采用外徑為20mm的鋁塑復合管或20×2mm PPR塑料管作為管網的集水干管，通過螺紋轉接頭連接或熱熔焊接若干4.3×0.8mm PPR加熱管組成毛細管網，加熱管以20mm間距現場嵌入式敷設在固定模板的溝槽內，集水干管與分集水器相接。

4)用水泥砂漿(宜采用自流平砂漿)填充加熱管和固定模板之間間隙并流入模板孔內，由于帶孔固定模板與水泥砂漿的良好結合作用，水泥砂漿填充層較薄(高出固定模板上皮10~15mm)，并作為地面面層的找平層，上面可粘接石材、地磚等面層，或鋪設復合地板、地毯等。

5)當面層采用實木地板時，可在樓板上預制填充板之間設置30mm高木龍骨，木龍骨之間用水泥砂漿填充，填充層與木龍骨上皮持平，實木地板搭接在木龍骨上。

3.3.11 各種類型空氣源熱泵機組與地面供暖、房間末端空調裝置的組合系統形式示例見本導則附錄F.2。

注：節選自《住宅戶式空氣源熱泵供熱和太陽能生活熱水聯合系統應用技術導則》。本技術導則共分6章：總則，術語，空氣源熱泵系統設計，太陽能生活熱水系統設計，電氣系統設計，施工、檢驗、調試及驗收。另有7個附錄為該聯合系統的設計提供了詳細的技術資料。主編單位為北京市建設工程物資協會建筑采暖分會和北京市建筑設計研究院有限公司。