田春雨

摘 要 目前北方地區(qū)供暖仍以燃氣為主，燃氣供暖通過燃燒的方式，將煤炭和天然氣資源的能量轉(zhuǎn)換為熱能，在能量轉(zhuǎn)換過程中不可避免的會對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，造成影響與破壞?？諝庠礋岜霉┡到y(tǒng)，可以更為環(huán)保的完成冬季供暖任務(wù)。文章針對空氣源熱泵供暖系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀，深入分析探討系統(tǒng)中存在問題與不足，并提出優(yōu)化策略。

關(guān)鍵詞 太陽能;空氣源熱泵;優(yōu)化研究

我國在空氣源熱泵供暖系統(tǒng)的研究上起步較晚，但近年來進展迅速，取得了許多研究成果，供暖系統(tǒng)技術(shù)也相對成熟，但在東北、西北等嚴寒地區(qū)，由于室外溫度低，供暖系統(tǒng)負荷大等因素決定，現(xiàn)有供暖系統(tǒng)效能偏低。文章基于上述問題，通過實際案例探討空氣源熱泵供暖系統(tǒng)的優(yōu)化方法。

1空氣源熱泵供暖系統(tǒng)運行模式分析

目前，我國應(yīng)用最為廣泛也最具備研究價值的空氣源熱泵供暖系統(tǒng)，是以熱泵與太陽能相結(jié)合的能源利用方式運行的，文章也以此類空氣源熱泵供暖系統(tǒng)進行研究。供暖系統(tǒng)主要有室溫控制模式、時間控制模式兩種運行方法。

（1）室溫控制模式。室溫控制模式是最為常見的系統(tǒng)控制模式之一，通過室內(nèi)的溫度傳感器獲取室內(nèi)溫度，并根據(jù)預(yù)設(shè)的溫度控制區(qū)間控制供暖系統(tǒng)，確保室內(nèi)溫度始終處于適宜的范圍內(nèi)。但在氣溫極低的嚴寒環(huán)境中，室溫控制模式無法保障系統(tǒng)的高效運行，室溫控制也不夠理想。

（2）時間控制模式。時間控制模式是通過系統(tǒng)預(yù)設(shè)的供暖時間，控制供暖系統(tǒng)工作的運行模式。通過預(yù)設(shè)的工作時間表，供暖系統(tǒng)進行間歇性的工作，在確保室內(nèi)溫度適宜的前提下，可以減少在效率偏低時間段運行的時間，實現(xiàn)了節(jié)能減排的環(huán)保目標。時間控制模式是否高效的核心因素，是系統(tǒng)運行時間規(guī)劃的是否合理[1]。

2空氣源熱泵供暖系統(tǒng)分析

（1）室溫控制模式運行分析。室溫控制模式的優(yōu)點在于，供暖系統(tǒng)控制是基于室內(nèi)溫度進行的，整個供暖過程中溫度波動范圍較小，更容易滿足人體對溫度的舒適性需求。但室溫控制模式也存在明顯的缺點，例如，對室外環(huán)境變換不夠敏感，不能根據(jù)室外的溫度變換對空氣源熱泵進行動態(tài)的調(diào)整與控制，在室外溫度較低時，系統(tǒng)工作效率極低。

在0點-12點以及19點-24點的時間段中，室外溫度均低于-20℃。在該時間段，空氣源熱泵的供水溫度明顯低于其他時間段，可見室溫控制模式下的空氣源熱泵容易受到低溫環(huán)境影響，出現(xiàn)運行效能低的情況，造成了空氣源熱泵的能源浪費，違背了節(jié)能減排的能源利用目標。

（2）時間控制模式分析。時間控制模式是針對嚴寒地區(qū)設(shè)計的一種運行模式，以便空氣源熱泵系統(tǒng)可以在低溫環(huán)境下繼續(xù)供暖。時間控制模式下室內(nèi)溫度變化情況如圖1所示。

在時間控制模式下，空氣熱源系統(tǒng)運行時間約為8小時，運行時間相對固定，均為每天的11點-19。該時間段的室外溫度相比其他時間段較高，可以大幅度的提升空氣源熱泵的工作效率，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可以看出，當日室內(nèi)最大溫度值為21.32℃，最小溫度值為17.37℃，溫度差值約為3.95℃，當日內(nèi)24小時室內(nèi)平均溫度約為19.45℃，可以滿足人體對氣溫的舒適度要求，低溫地板輻射供暖方式下地板及墻體具有出一定的蓄熱能力。19帶你空氣源熱泵停止工作后，20點室內(nèi)溫度才到達峰值。綜上分析，時間控制模式可以有效緩解室溫控制模式的各項弊端，大幅度的提高空氣熱源泵的工作效率，減少熱泵運行時間[2]。

（3）節(jié)能分析。室溫控制模式下，空氣源熱泵的運轉(zhuǎn)時間是不斷變化的，當在夜間低溫環(huán)境下運行時，空氣源熱泵的的瞬時制熱量平均值約為9.63kW。在時間控制模式下，由于可以人為的選擇合適的運行時間，可以避免長時間的低溫制熱情況，其瞬時制熱量平均值可以達到12.28kW?？梢钥闯鰰r間控制模式下的空氣源熱泵工作效能遠遠高于室內(nèi)控制模式下。

上述工作效率差異，在平均溫度低于-20℃的嚴寒環(huán)境下體現(xiàn)的更為明顯。為了更為深入的對比兩種控制方式在節(jié)能方面上的差異，進行了對比實驗，在平均氣溫-23℃的環(huán)境下，實驗房內(nèi)一天的耗熱量約為97.74kW/h，在時間控制模式下，空氣源熱泵需要工作9.2h才可以滿足好熱需求，而在時間控制模式下，僅需要7.9h就可以滿足上述需求。同時在太陽能與熱泵的復(fù)合能源供應(yīng)模式下，兩種模式的能源消耗差異更為巨大，時間控制模式下可以將熱泵的工作時間盡量鎖定在太陽輻射能量最大，室外溫度最高的時間段，在系統(tǒng)在具備高效加熱效率的同時，也處于低能源消耗的狀態(tài)下，從而明顯縮短系統(tǒng)工作時間，節(jié)能優(yōu)勢十分明顯，同時也可以提高太陽能能源的利用效率，讓供暖系統(tǒng)更為環(huán)保。

參考文獻

[1] 武曉偉，李潔.嚴寒地區(qū)太陽能-空氣源熱泵供暖系統(tǒng)優(yōu)化運行試驗研究[J].工程熱物理學報，2019，40（4）：900-906.

[2] 楊佳林，崔紅社，姜鍍輝，等.寒冷地區(qū)空氣源熱泵輻射供暖系統(tǒng)運行策略模擬研究[J].建設(shè)科技，2018（19）：21-24，30.