热泵采暖不会选型设计?来参考北京的标准

节选自《住宅户式空气源热泵供热和太阳能生活热水联合系统应用技术导则》

在北京市无集中供热条件的地区，如远郊区县的住宅、独立式住宅、其他建筑中的局部区域、市中心文保区住户的供热改造等，采用空气源热泵和采用以空气源热泵为辅助热源的太阳能制备生活热水的分户独立系统，与燃煤供热和用电直接供热相比较，对北京地区的环境保护和节能方面都有显著优势。因此，在符合国家相关政策及法规的前提下，空气源热泵和太阳能这类清洁高效的能源和系统是一种较好的可供选择的技术形式，可以推广使用。

下文为《住宅户式空气源热泵供热和太阳能生活热水联合系统应用技术导则》的第三部分的部分章节，《供暖空调系统设备材料选型和设计》。

3.3供暖空调系统设备材料选型和设计

3.3.1选用的空气源热泵机组应满足下列要求：

1 冷热水机组名义工况的制冷性能系数COP不应低于2.6。

2 多联机组制冷综合性能系数IPLV(C)不应低于3.20。

3 供暖设计工况的供热性能系数不应低于2.0，且宜采用符合《低环境温度空气源热泵(冷水)机组 第二部分：户用及类似用途的热泵(冷水)机组》(GB/T-2010)中各项规定的空气源热泵机组。

4 机组应能够在不低于-15℃的环境里进行供热。

5 应具有先进可靠的融霜控制，融霜时间总和不应超过运行周期时间的20%。

6 当机组作为太阳能生活热水系统的辅助热源时，室外气温为0℃时的制热工况最高供水温度不宜低于50℃。

说明：1 夏季名义工况的制冷性能系数，指室外干球温度为35℃，供水温度为7℃，单位名义制冷量时的水流量为0.172m3/(h•kW)(相当于5℃供回水温差)时的机组供冷量(W)与室外主机输入功率(W)之比。

2 多联机组制冷综合性能系数的确定条件见《多联式空调(热泵)机组综合性能系数限定值及能源效率等级》(GB 21454-2008)。

3 冬季供暖设计工况的供热性能系数，指空气源热泵机组在北京地区室外供暖温度和设计供水温度和温差条件下，达到设计需求的机组供热量(W)与室外主机输入功率(W)之比，选用机组时应特别注意与一般设备样本提供的标准工况(室外温度7℃、供水温度35℃、供回水温差5℃)供热量的区别。研究表明，热风型机组在设计工况下COP为1.8时，整个供暖期达到的平均COP值与采用矿物能燃烧供热的能源利用率基本相当;而与热风型机组相比，热水机组由于增加了热水的输送能耗，设计工况COP达到2才能与COP1.8的热风型机组能耗相当。

因此，设计工况的供热性能系数COP不低于2.0，是确定空气源热泵热水机组可作为北京地区供暖热源的一个重要参数，北京地区应采用满足此条件的高质量产品。“低环境温度空气源热泵(冷水)机组”，指能够在不低于-20℃的环境里进行供热的空气源热泵机组，其名义工况为室外温度-12℃、供水温度41℃、单位名义制冷量时的水流量为0.172m3/(h•kW)，名义工况的COP不低于2.1。

1)根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB50736-2012)，北京城区室外供暖计算温度为-7.6℃;北部远郊区县的室外供暖计算温度更低，例如密云地区比城区低2℃，海拔较高的延庆地区低4℃。

2)为确定设计工况机组供热性能系数，所选产品应提供在设计室外供暖温度和不同供水温度时的机组供热量和输入电功率数据，参见附录A部分产品供热工况技术资料表。

4 由于北京地区冬季气候寒冷，热源设备必须考虑在低温下能够运转制热供暖，至少-15℃的最低运行温度要求是考虑到下列因素提出的：

1)在低于室外设计温度的情况下，供暖设备虽然可以不保证设计热负荷，但仍应能运行工作提供热量维持房间一定的温度，因此最低运行温度应低于供暖室外设计温度。

2)考虑房间存在热惰性，在极端低温时可以暂时停止供暖，也不宜按冬季极端最低温度要求设备的最低运行温度，可考虑一定的不保证率，-15℃与北京最冷地区冬季空调设计温度基本吻合。

3)-15℃的机组最低运行温度是多数产品能够达到的。

5 当冬季运行温度很低，空气源热泵无法提供满足加热生活热水所需的高温水时，只能采用直接电加热作为生活热水的辅助热源;但在冬季大部分时段，空气源热泵仍能够作为生活热水的辅助热源。校核机组作为太阳能生活热水系统的辅助热源的供热能力时，将室外气温定为0℃，是考虑到在此温度下(大致是北京冬季的平均气温)，大多数产品均可以供应50℃的热水，只要此工况的供热量满足太阳能生活热水辅助热源的要求，就可成为确定机组能否作为太阳能热水系统的辅助热源和校核其辅助加热量的依据之一。

3.3.2 空气源热泵机组规格应按下列原则确定：

1 制热量应能够满足冬季供暖负荷，供暖工况时机组制热量应根据室外供暖计算温度和供水计算温度确定，并采用融霜修正系数进行修正。

2 制冷量应能够满足用户夏季空调冷负荷。

3 制热量应能够满足太阳能生活热水系统辅助加热量，所需最小加热量按本导则第4.3.4条计算确定;机组制热量可按室外气温为0℃，供水温度为50℃时的工况确定。

4 当机组作为供暖、空调的冷热源时，应按满足1、2款要求的最大规格确定;当机组同时作为太阳能热水系统辅助热源时，应按满足1、2、3款要求的最大规格确定;在满足上述需求的前提下，设备容量不宜过分放大。

说明：1 原则上机组应按满足冬季供暖负荷和夏季空调负荷二者中的较大规格选型;根据北京地区的气候条件和实际使用情况，满足冬季所需供热量时，夏季一般可满足要求(夏季仅主要房间设置空调末端设备，且同时使用率较低);当空气源热泵机组同时作为生活热水系统的热源或辅助热源时，人均面积较小的户型，还应校核其冬季最不利工况时是否能够满足生活热水加热量的需要(见第4.3.4条)，一般人均面积较大的户型，与空调供暖相比，生活热水加热量相对较小;因此设计计算的重点是冬季供热量。

2 供暖工况和生活热水加热工况的机组制热量，应根据产品提供的设计室外供暖温度和不同供水温度时的机组供热量数据确定，参见附录A部分产品供热工况技术资料表。融霜修正系数根据产品提供资料确定，北京地区供暖工况一般可取0.9～0.95。

3 机组规格的确定原则是分别满足供暖、空调供冷、生活热水加热，但不是同时满足，即在为太阳能生活热水辅助加热时，可短时间停止供暖或空调。3.2节的供暖负荷计算已经考虑了户式独立系统的间歇运行和户间传热量等因素，在基本耗热量基础上适当地留有了余量，所选设备的容量不宜再过度放大。机组和配套循环水泵如选择过大，机组经常在部分负荷运行，整个系统温差极小流量增大，设计工况时水泵也偏离高效区，使整个供暖季的综合能效比降低，增加了运行费用，供热量与需热量严重不匹配使机组运行不稳定，一定程度上也影响室内舒适度。

3.3.3空气源热泵机组空调供暖冷热水系统的循环泵应满足系统冬季设计供热工况和夏季制冷工况所需流量和扬程的较大值，应按第3.2.9条进行计算确定。当采用的机组配套水泵扬程小于系统阻力时，应增加串联水泵。

说明：相对于冬季地面供暖系统和夏季风机盘管系统，生活热水辅助加热系统阻力较小;对于与生活热水加热系统合用的水泵，满足第3.2.9条的最大系统阻力的水泵扬程，均可满足生活热水辅助加热系统;对于另外设置循环水泵的生活热水加热系统，产品配套水泵即使扬程偏高使实际流量大于设计数据，对换热和缩短加热时间有利，因此可不详细计算生活热水辅助加热设备的阻力。

水泵一般是根据空气源热泵冷热水机组容量确定的配套产品，有些产品的循环水泵的转速可调，便于适应冬夏等不同工况。此条主要是强调系统设计人员计算出的系统阻力和配套设备的相互配合，如系统阻力与机组的标准配置严重不一致，系统工作点偏离出水泵性能曲线之外时(系统设计流量超出配套水泵的最大或最小流量，或系统阻力超出水泵的扬程范围)，应另外配置或增加串联水泵。

3.3.4 空气源热泵室外机的设置，应符合下列规定：

1 确保进风与排风通畅，在排出空气与吸入空气之间不发生明显的气流短路;

2 避免受污浊气流影响;

3 噪声和排热符合周围环境要求;

4 便于对室外机的换热器进行清扫;

5 室外机上部应有遮雪设施;

6 化霜水应有组织排放。

3.3.5 制冷剂-水热交换装置(包括配套水泵、膨胀罐等)的安装位置应满足下列要求：

1 空调供暖水系统的最高点与设备的高差过大时，应校核系统压力，以保证系统最高点压力高于大气压力1m以上，不满足时应对系统定压值进行现场调定。

2 与室外主机分离的制冷剂-水热交换装置应设置在环境温度不低于0℃的室内，且不应设在卧室等对消除噪声要求较高的房间。

3 与室外主机一体的制冷剂-水热交换装置，循环水系统应添加符合卫生要求的防冻液，防冻液应按冰点温度不高于-15℃配置。

4 机组周围应有足够的检修空间。

5 安装位置附近地面应有排水设施。

说明：闭式循环水系统的定压装置(膨胀罐、安全阀)一般由设备配带，并已经对系统的最低(初始)和最高(安全阀开启)压力进行了预先设定。如果定压点低于空调供暖水系统的最高点的差值较大，需要校核确定配套产品设定压力是否能够保证系统最高点压力在1m以上，必要时现场调定提高系统定压值。另外，高差过大时，还应校核系统最高压力是否超过允许工作压力(对于户式独立系统，一般不会发生超压情况)。

3.3.6 安装在室外和室内设备之间的制冷剂配管长度和高差，应符合产品的要求。

3.3.7系统应包括以下控制环节：

1 夏季空调供冷、冬季供暖、生活热水辅助加热工况的转换;

2 空调和供暖的室温控制;

3 热泵机组供冷工况的水温、供冷量调节和启停控制;

4 热泵机组供热工况的水温、供热量调节和启停控制。

3.3.8 供暖和空调系统的空气源热泵机组、制冷剂-水换热装置(包括循环水泵、水系统定压膨胀设备)、多联机组的直接膨胀式空调室内机、制冷剂和水系统配套附件、自动监控系统及其配套装置，应由同一生产企业或供应商配套供应和进行深化设计。

说明：采用空气源热泵机组的系统，无论是冬季供暖还是夏季空调，也不论是分室、分区域、还是分户控温，均与系统的流量、机组的负荷调节或停开控制相关。因此，同一生产企业或供应商配套供应机组、循环水泵、制冷剂和水系统配套附件、监控装置并进行深化设计，甚至负责和指导施工安装和调试，有利于系统机电一体化设计，保证工程质量。

3.3.9 地面辐射供暖系统的热水系统设计、设备材料选择和室温控制要求，均应符合《地面辐射供暖技术规范》(DB11/806)的

相关规定。

3.3.10 供暖地面类型可采用混凝土填充式、预制沟槽保温板式、水泥砂浆预制填充板式和预制轻薄供暖板等形式。各类供暖地面的典型构造见附录E，绝热层、隔离层、防潮层等的设置和地面面层的选择设置等，应符合《地面辐射供暖技术规范》(DB11/806)的相关规定。

说明：《地面辐射供暖技术规范》(DB11/806)给出了供暖地面的分类和各类型的构造，包括混凝土填充式、预制沟槽保温板式和预制轻薄供暖板。

本导则补充介绍适用于空气源热泵低温热水的“水泥砂浆预制填充板”式地面供暖形式，目前产品分为Ⅰ型(敷设外径10mm加热管)和Ⅱ型(敷设以集水干管和外径4.3mm加热管组成的管网，也称毛细管网)。这种供暖地面的特点是：①预制填充板和水泥砂浆填充层厚度较薄;②加热管较细，易实现小间距布管，以达到较大的单位面积散热量，利于采用较低供水温度;③采用统一材料、外径和壁厚的管材，系统最大承压能力限制在0.4MPa。其系统和构造简介如下：

1)工厂预制的填充板部分，由15mm厚泡沫塑料保温板、50μ铝箔导热膜和带孔塑料固定模板组成。Ⅰ型和Ⅱ型固定模板横向纵向均分别按50mm和20mm间距预留管道固定沟槽，Ⅰ型沟槽宽度约为10mm、高度约为11mm ，Ⅱ型沟槽宽度约为4.3mm、高度约为5mm。1型和Ⅱ型填充板总厚度分别约为26mm和20mm。一般房间可将填充板直接铺设在混凝土楼板上。

2)Ⅰ型加热管采用10×1.5mm PE-RT管，以50mm间距现场嵌入式敷设在填充板固定模板的沟槽内，加热管各房间分环路(一根或多根加热管)通过分配头与分集水器相接。

3)Ⅱ型加热部件为毛细管网，采用外径为20mm的铝塑复合管或20×2mm PPR塑料管作为管网的集水干管，通过螺纹转接头连接或热熔焊接若干4.3×0.8mm PPR加热管组成毛细管网，加热管以20mm间距现场嵌入式敷设在固定模板的沟槽内，集水干管与分集水器相接。

4)用水泥砂浆(宜采用自流平砂浆)填充加热管和固定模板之间间隙并流入模板孔内，由于带孔固定模板与水泥砂浆的良好结合作用，水泥砂浆填充层较薄(高出固定模板上皮10~15mm)，并作为地面面层的找平层，上面可粘接石材、地砖等面层，或铺设复合地板、地毯等。

5)当面层采用实木地板时，可在楼板上预制填充板之间设置30mm高木龙骨，木龙骨之间用水泥砂浆填充，填充层与木龙骨上皮持平，实木地板搭接在木龙骨上。

3.3.11 各种类型空气源热泵机组与地面供暖、房间末端空调装置的组合系统形式示例见本导则附录F.2。

注：节选自《住宅户式空气源热泵供热和太阳能生活热水联合系统应用技术导则》。本技术导则共分6章：总则，术语，空气源热泵系统设计，太阳能生活热水系统设计，电气系统设计，施工、检验、调试及验收。另有7个附录为该联合系统的设计提供了详细的技术资料。主编单位为北京市建设工程物资协会建筑采暖分会和北京市建筑设计研究院有限公司。