空气源热泵直接地板辐射供暖系统优化运行方式

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1、第３６卷第２期华侨大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．２２０１５年３月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｕａｑｉａｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ）Ｍａｒ．２０１５文章编号：１０００５０１３（２０１５）０２０１９９０６犱狅犻：１０．１１８３０／ＩＳＳＮ．１０００５０１３．２０１５．０２．０１９９空气源热泵直接地板辐射供暖系统优化运行方式杜彦１，田琦１，杨晋明１，郭卫强２（１．太原理工大学环境科学与工程学院，山西太原０３００２４；２．太原市恒星伟业冷冻空调设备有限公司，山西太原０３００２４）摘要：从运行方式的角度对空气源热泵

2、直接地板辐射供暖系统进行优化，以山西某栋两层居住建筑为例，将实测数据与ＤｅＳＴ?ｈ软件模拟数据进行结合，比较全天连续运行、白天运行夜间停机、电价移峰填谷运行三种不同运行方式的经济性和舒适性．结果表明：三种运行方式均可基本满足舒适性的要求，但就经济性而言，白天运行夜间停机的运行方式既充分利用围护结构的蓄热能力，又缩短了系统运行时间，因此为最佳运行方式．关键词：空气源热泵；直接地板辐射供暖；运行方式；ＤｅＳＴ?ｈ软件；经济性中图分类号：ＴＵ８３２．１文献标志码：Ａ［１］目前，我国城乡建设房屋每年以２０％的速度增长，而建筑总能耗约占社会终端能耗的

3、２０．７％，在建筑能耗中，非节能的供暖能耗占据十分重要的地位．因此，供暖能耗的节能减排刻不容缓．近几年，空［２?５］气源热泵低温热水地板辐射供暖技术已得到很多专家学者的关注和研究．空气源热泵系统在寒冷地［２，６?７］［８?９］区和夏热冬冷地区运行节能效果显著．地板辐射供暖舒适卫生、热稳定性好、节省室内空间．研［１０］究表明，当地暖盘管敷设时按照由四周向中心旋入，可大大提高辐射供暖的均匀性．此外，低温热水［１１］地板辐射供暖技术相较于传统供暖方式节能２０％～３０％．空气源热泵直接地板辐射供暖系统是一种新型供暖方式，它将节能环保的空气源热泵技术

4、与高换热效率的制冷剂直接地板辐射供暖技术相结合，有效提高供热效率，并且其广泛的能量来源可使此系统广泛应用于集中供热无法到达的城镇和农村居民住宅建筑．与传统的空气源热泵低温热水地板辐射供暖相比，空气源热泵直接地板辐射供暖的节能性更高（传热工质直接使用制冷剂，减少中间一次换热），且独立可控（压缩机采用数码涡旋压缩机，可大范围调节制冷剂容量）．就空气源热泵供暖存在的两大问题，室外温度越低系统性能系数越低和停机除［１２］［１３?１５］霜，虽然已有大量学者提出多种解决办法，但仍然没有确切的办法可以彻底解决这两个困扰已久的问题．本文通过对某安装了空气源

5、热泵直接地板辐射供暖系统的住宅建筑进行实际测量，并结合ＤｅＳＴ?ｈ软件的模拟数据，得出经济性最佳的系统运行方式．１研究对象１．１供暖系统空气源热泵直接地板辐射供暖系统是由数码涡旋空气源热泵与地板辐射盘管相结合，如图１所示．系统基本工作原理是逆卡诺循图１系统原理图环，以Ｒ２２为制冷剂，通过数码涡旋压缩机将制冷剂压缩升温，直接Ｆｉｇ．１Ｓｙｓｔｅｍｐｒｉｎｃｉｐｌｅｄｉａｇｒａｍ流入室内地埋管向屋内供暖；然后，流过节流装置降温减压，再通过空气热交换器吸收空气中的低品位能；最后，进入压缩机进行下一个循环．系统通过地埋管辐射散热，使得距地板表面２ｍ

6、以内空间温度得到很好保证，人体对温度的感受是头冷脚热，是目前舒适度和节能性均较高的一种供暖方式．数码涡旋压缩机的核心技术是“轴向柔性”技术（美国谷轮公司专利技术），此技术可维持涡旋盘尖收稿日期：２０１４１０２７通信作者：田琦（１９６６），男，教授，博士，主要从事暖通空调新技术、新能源利用的研究．Ｅｍａｉｌ：ｔｑｆｙｊ＠ｓｏｈｕ．ｃｏｍ基金项目：国家“十二五”科技支撑计划项目（２０１２ＢＡＪ０４Ｂ０２）２００华侨大学学报（自然科学版）２０１５年端恒定，均匀的压力可使涡旋盘在轴向移动很小的距离，以确保涡旋盘始终以最佳力工作．因此数码涡［

7、１６?１７］旋压缩机可在很宽的范围内进行连续并且无级的容量输出．数码涡旋压缩机的优点不仅体现在容量调节范围广（１０％～１００％），还有无需回油装置、电磁干扰可忽略不计、调节容量反应迅速、可靠性强［１６］等优点．将其应用至此系统最重要的原因是数码涡旋压缩机可直接把制冷工质作为传热介质．与传统低温热水系统相比，将制冷剂直接作为传热工质的方式减少了一次中间传热过程，可有效提高传热效［１８］率．此外，制冷剂的热量传送量是水的１０倍左右，是空气的２０倍左右．１．２实测建筑概况实测建筑位于山西省中南部，砖混结构，墙体加有保温层，上下共两层，总面积２０７

8、．４ｍ２，一层层高３．２４ｍ，二层层高２．９０ｍ，塑钢双层玻璃窗，有闷顶．整栋建筑均采暖，一层为起居室，二层为主卧室，［１９］现居住人数为２人．建筑物计算用采暖期室外平均温度为－