9231852_空气源热泵在夏热冬冷地区居住建筑供暖中的应用

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4夏热冬冷气候区采暖主要指居住建筑的采暖。

南方地区的居民与北方地区居民交一样的税，但是没有集中供暖也没有获得采暖补贴，这有失公平。

根据马斯洛的层次需求理论，采暖保温对人类来说和空气、水、食物一样，属于基本需求，夏热冬冷气候区的人也希望自己的孩子能像北方孩子一样，冬天靠在暖气片上享受温暖。

根据我们的调查，在上海785户人家，90%以上就是用的空气源热泵，但是现有空气源热泵是为夏季供冷设计的，加了一个四通阀就用来供热。

这类根据供冷降温设计的家用空气源热泵用于冬季供热，热量能否满足供暖的需求，很多生产厂家并没有进行深入的分析。

按照夏季降温要求设计的制冷系统，其压缩机的压缩比、冷凝器（室内机）的面积能够满足冬季供热要求吗？从热舒适角度分析，冬季人对风的体感比夏天敏感，所以冬季若采用地板辐射采暖可以提供更好的舒适性，如果冬
夏采用不同的放热末端，对空气源热泵就有新的要求。

说明针对夏热冬冷气候区采暖的需求，
空气源热泵的功能与性能都存在多方面的改善空间。

重新构建新空气源热泵技术体系也将产生巨大的市场潜力。

现在欧洲正在做一个规划，就是到2020年要用电驱动的热泵取代燃气壁挂炉，其原因是欧洲能源结构中，可再生能源在整个电力工业的一次能源中已经超过50%，所以要用热泵取代燃气，减少直接用化石燃料增
加的排放量。

所以开发可以供洗浴热水和地板辐射采暖的热泵不仅在中国，在国际上也有很大的市场空间。

笔者估算了采用壁挂炉采暖对现在上海天然气用量的影响，如果上海60%的建筑面积使用壁挂炉采暖，那么上海日均天然气用量达到17亿立方米，如果全面推广壁挂炉，天然气的用量将是现在用量的2到3倍，上海的天然气供应量就不一定能满足我们的采暖要求。

如果用电，即使100%的人都用空气源热泵供暖，目前的发电量也还有富余空间。

用空气源热泵供暖，房间里有人时可以运行，没人时就可以不开，这种“部分时间、部分空间”的采暖和我国北方现有的全面采暖差别还是很大的。

北方地区的集中供暖无论室内是否有人，都保持着舒适的房间温度，从舒适性的角度令人羡慕，但是从用能角度讲，确实给国家的能源消耗带来很大负担。

空气源热泵在夏热冬冷地区居住建筑
供暖中的应用
同济大学教授、同济大学暖通空调及燃气研究所所长张旭
热泵采暖H
e a t p u mp h e a t i n g
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夏热冬冷气候区的采暖不只是冷热源和采暖末端的问题，其实它是一个涉及很多产业链的技术体系。

首先，根据现有研究成果，要发展采暖就必须先加强建筑的保温，从热工性能的角度分析，宜采用外墙外保温。

围护结构的保温与热工性能改善涉及到保温材料的研发与种类筛选、高性能合理成本的窗户的研发制造等多个领域的一系列产业链，有很多相关企业将会从中受益。

第二条是合理的施工方法，第三条则是高效能源转换设备和适宜的自动调节与控制设备，如果我们能把夏热冬冷地区的采暖需求与围护结构性能改善、施工方法更新、高效冷热源与末端设备这三个产业链的发展联系起来，说明南方采暖对相关产业链和技术体系将有明显的促进作用。

所以现在的问题不是夏热冬冷地区要不要采暖，而是现有的产业链与技术体系应该如何完善。

目前学术界与工程界的共识是，夏热冬冷气候区的居住建筑应该采用以户或房间为单元的分散取暖模式，但是有关“部分时间、部分空间”的间歇采暖计算理论中，尚有很多基础性的问题并没有得到解决，例如分散采暖的建筑保温体系构建方法、负荷计算理论、减少邻室传热控制等，特别是高效冷热源及末端散热设备、相关温度调节与控制机构等都需要进一步完善。

按照我们针对夏热冬冷地区居住建筑采暖技术的研究结果，几个最重要的结论是：
1.夏热冬冷地区采暖首先要解决建筑围护结构的保温问题，如果不采用良好的保温措施，采暖系统就无法有效发挥作用。

但是加强建筑围护结构保温对减少夏季供冷的能耗又没有明显作用，夏热冬冷气候区的保温体系构建是一个非常重要的技术基础，如同假如我们冬天夏天只能选择穿一件厚度不变的衣服，而要忍受一年四季室外温度的变化，每个人都会根据自己的身体条件，优化各种条件选择这件衣服的厚度以适应室外全年
的温度变化。

所以夏热冬冷气候区居住建筑围护结构（包括墙体和窗户）的保温体系，也应根据朝向、气候条件和建筑功能进行优化计算，确定合理的保温限值。

有一点是非常清楚的，即夏热冬冷气候区的居住建筑保温体系，不能照搬我国北方地区居住建筑采暖节能的经验，不是把墙体或窗户的传热系数设得很小就有明显的效果，而是要对不同保温策略的全年能耗进行统计，按实际运行的能耗最小确定合理的窗户热工性能和墙体保温性能的限值。

也有建议提出这个地区能否只提高窗户的性能，减少建筑墙体保温。

如果不考虑这一气候区全年平均相对湿度为65%~内外湿度的传输作用，上述方案在实际工程中并不可行。

另外，如果要对墙体保温，内保温和外保温哪一个更好呢？根据我们的研究，如果采用建筑内保温，墙体内在某些外温条件下，存在一个结露区，导致保温性能下降。

所以如果墙体保温，建议采用外保温模式。

2.除了做好围护结构墙体的保温，建筑气密性对采暖能耗的耗热量也有重要影响。

根据典型房间计算，相同室温条件下，气密性从0.6提高到1.0，采暖耗热量将提高40%。

所以加强围护结构气密性是另一个重要的采暖节能的技术措施。

3.根据不同的末端寻找合理的热源方案是夏热冬冷气候区采暖的核心技术之一。

现有的采暖末端有散热器、地板辐射，常用的采暖热源有：空气源热泵、燃气壁挂炉、区域锅炉房、地源热泵、太阳能供暖、电暖器。

根据比较计算，采用空气源热泵+地板辐射的技术组合具有较大的技术、经济优势。

所以冬季如何找供暖节能的平衡点，如何形成完整的产业链，这是我国解决南方采暖必须要综合考虑的非常重要的问题。

文/同济大学教授、同济大学暖通空调及燃气研究所所长
张旭
热泵采暖
H e a t p u mp h e a t i n g 一栋单户在采取和未采取保温措施条件下每年的热损失量。