低环境温度空气源热泵(冷水)机组说明

一、低温热泵技术与产品
3、低温空气源热泵存在的技术难题
低温高效或者冷、热双高效问题
霜冰控制问题
可靠运行问题
一、低温热泵技术与产品
4、以同方为代表的中国特色技术路线
奢华的高技术在中国的民用市场是卖不出来钱的，只 有低成本的高技术才能通行中国，这就是当前的中国 特色。 同方从93年开始，经过15年专注的创新研发，在现有 压机技术水平基础之上，积累了具有中国特色并拥有 完全自主知识产权的空气源热泵，尤其是低温空气源 热泵系统高效、可靠与低成本制造系列关键技术。
一、低温热泵技术与产品
6、中国低温空气源热泵发展方向
在严寒地区发展COP＞2.0以上低成本超低温空气源 热泵有巨大的环保价值。
配合中国江氏理论推广实践应用，高温冷水与低温热 水空气源热泵即将迎来曙光。 低成本的高效换热技术仍是业界热切期待的。
环保高效新工质已是热门课题。
针对性开发适应于大压比高效压机，已是市场多年的 呼唤。
二、低温热泵国标有关问题
风机盘管末端供回水温度研究：
研究目的
• 验证地板采暖的41℃供水温度能否满足风机盘管末端冬季 的供暖需要
研究方法
• 选取典型房间，计算冬夏负荷和相关空调参数 • 按夏季设计工况进行风机盘管选型 • 验证冬季风机盘管的供暖能力（K值）是否满足冬季供暖 需要
二、低温热泵国标有关问题
四区四维霜控技术（自主独有技术）
全天候条件下准确判霜（冰）情况。
及时、准确进入与退出除霜运行，除霜耗时（耗能） 比传统方式节省近50%，对IPLV（H）提升3%以上。 误判与误操作率为零。 这是世界目前能见到的较完善与先进的霜控技术，得 到业内人士与用户的首肯。
一、低温热泵技术与产品
过冷抑冰增效技术（中国发明专利）
结论：
名义工况干/湿球温度取为-12 ℃/ -13.5℃
二、低温热泵国标有关问题
（2）名义制热工况——用户侧供回水温度条件：
制热供回水温度主要根据压缩机工作范围、供暖方 式确定。 供暖方式考虑地板采暖和风机盘管供暖两种型式。
二、低温热泵国标有关问题
采取地板采暖供热方式时，热泵供回水温度取值：
一、低温热泵技术与产品
实验条件建设
94年建设一套简易的空气源热泵实验装置。
99年建设（600万）一套60kW以下，通过第三方认 证的空气源热泵实验检测室。
2003年建设（1200万）一套500kW，通过第三方认 证的专用于低温空气源热泵产品实验研究与检测实 验中心。
一、低温热泵技术与产品
干球温度（℃） 湿球温度（℃）
数据点
以北京市气象数据为例，根据DeST气象数据绘制
二、低温热泵国标有关问题
名义制热工况室外环境空气湿球温度的确定：
由以上统计可以看出，多数北方主要城市在冬 季供暖室外额定温度在取为-12℃的情况下，由统计 数据、标准惯例以及安全性考虑上，将额定湿球温 度可取为-13.5℃。这时空气的相对湿度为47.65%， 露点温度为-19.95℃。
一、低温热泵技术与产品
对于低温空气源热泵，其技术路线：双级压机与高效， 07年度日本热泵展上，大金公司推出一款-20℃工况下， COP高达2.5的新产品。
空气源热泵产品工程华应用不乏其例：
空气+冷却塔+水源热泵主机的综合工程系统 大型螺杆式分体空气源热泵
家用CO2热泵热水器年销售量已超过420万台，系统综合 能效比≥3.0。
以地板采暖为应用末端确定热泵额定供回水温度
• 考虑因素：舒适性，经济性 • 影响因素：室内负荷，辐射地板具体形式
计算参考文献
• 北京市地方标准《地面辐射供暖技术规程》（JGJ142-2004 ）
• 李元哲等. 在寒冷地区稳步推广中的空气源热泵地板空调采暖. 供热制冷, 2003(2):30～34.
5、同方低温空气源热泵推广应用情况
从94年起，截止到07年底，同方各类空气源热泵的市 场保有量已超过8万台，服务的建筑面积4000万m2应 用时间最长已超过14年。 其中低温空气源热泵的市场保有量已超过2000台，服 务面积400万m2，应用时间最长的超过5年。
在寒冷地区冬季平均运行费用不超过25元/m2，与当 前燃气供暖费用相当，与燃煤锅炉比，其平均节能率 达到30%。
热力系统成本增加不到3%。
一、低温热泵技术与 产品
同方“S‖型低温机组系统原理图
环境温度：-12℃，COP≥2.45 应用范围：- 25℃以上地区
一、低温热泵技术与 产品
同方“L‖型低温机组系统原理图
环境温度：-12℃，COP≥2.40 应用范围：- 25℃以上地区
一、低温热泵技术与产品
二、低温热泵国标有关问题
3、标准讨论稿中主要参数是如何确定的？
（1）名义制热工况——室外环境条件： 考察寒冷地区典型城市的标准年气象参数分布， 研究温度分布小时数分布，找出不保证率为5%的最 低干球温度及对应的湿球温度 。
二、低温热泵国标有关问题
我国热工分区：
二、低温热泵国标有关问题
干球温度：
• 综合以上文献中的方法，作适当改进
二、低温热泵国标有关问题
计算方法
•
• • • •
确定室温和单位面积地板散热量，以此计算地板表 面温度； 根据地板结构和材料，计算地板的总热阻； 根据管道铺设方式（埋管管径、壁厚、导热系数、 管间距），计算管道与地板之间的传热热阻； 计算供回水平均温度； 根据供回水温差，确定供回水温度；
二、低温热泵国标有关问题
1、为什么要起草编制该国家标准？
“代煤供暖”是党和政府建设环境友好型国家的重大举措之一， 低温空气源热泵将成为首选方案。
制冷行业内众多企业已开始研发推广应用该类产品。
众多用户证明其实际运行情况良好（节能、环保、效果、费 用），市场需求剧增。
现行标准（GB/T 18430.1/2）完全不适应该类产品。（制冷为主， 7 ℃制热名义工况，-7 ℃可靠性考核工况 ）
完全解决风换底部结冰问题。
增加了热力循环过冷度，提升COP值2%以上。
热力系统成本增加不到2%。
一、低温热泵技术与产品
热力系统优化匹配设计技术（自主独有技术与 专利技术）
制热制冷均衡双高效。 多元综合精准节流，降低无效过热度，提升COP值 3%以上。 综合油控措施，确保压机富油运行，提升机组可靠性。
温度（℃）
额定外温-12℃的空气状态参数
-12.00 -12.50 -13.00 -13.50 -14.00 -14.50 -15.00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
一、低温热泵技术与产品
2000年完成第二代“U‖型模块式热泵【可靠性与能效】 2002年开始研发第一代“S‖型低温空气源热泵【有与无】 2004年完成第二代“S‖型低温空气源热泵【可靠性】 2006年完成第三代“S‖型低温空气源热泵【能效】 2006年开始研发第一代“L‖型低温空气源热泵与户式低 温空气源热泵【有与无】 2008年计划完成第二代“L‖型与户式低温空气源热泵 【可靠性与能效】
不设专门的新风管，新风由门窗渗透入室内
二、低温热泵国标有关问题
计算结果：
根据上述计算方法，以本文所选取的典型房间为例， 冬季环境温度-12 ℃ ，相对湿度45%的情况下，供水温 度40.8℃时，可实现送风温度33.9 ℃，即可满足室内21.5 ℃的要求。
结论：
无论采用地板辐射供暖方式，实施采用风机盘管送风 方式，供回水温度38/41 ℃，均可以满足空调设计要求。
低环境温度空气源热泵（冷水）机组 技术、产品、标准、应用
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目 录
一、低温热泵技术与产品 二、标准涉及的主要问题
三、应用典型案例
一、低温热泵技术与产品
1、相关背景
日本空气源热泵发展现状与水平
日本是当今世界上特别注重发展空气源热泵技术与产 品的国家，应用之广泛，技术水平均属世界领先。
对于普通空气源热泵，其技术路线：变频、多联、高 效，07年度日本热泵展上，三菱公司推出一款高能效 机组，其EER达到4.3，热力完善度高达70%。
一、低温热泵技术与产品
同方空气源热泵发展历程
产品研发
同方专注于空气源热泵产品研发生产与推广应用 已有十五年历史，在业界已具有相当的影响，国 内市场占有多年名列前茅。
93年开始研发第一代“V‖型模块式热泵（普通型） 【有与无】 95年完成第二代“V‖型模块式热泵【可靠性与能 效】 98年开始研发第一代“U‖型模块式热泵（中低温 型）【有与无】 99年推出了户式空气源热泵产品
二、低温热泵国Байду номын сангаас有关问题
地板采暖型式所需供回水温度条件：
• 根据工程实际情况，冬夏季热泵的供水泵不变，因此 认为其流量恒定。 • 根据典型房间计算结果：
– 按照夏季7～12℃供回水温度设计
– 冬季的供回水温差减小为3℃
计算结果： 确定地板采暖供回水平均温度为39.5℃。
地板采暖供 / 回水温度为 41℃ / 38℃。
一、低温热泵技术与产品
补气增焓技术（中国、美国发明专利）
提高低温制热量及COP，改变热泵性能随环温下降而 快速下降的特性。
提高可靠性，拓展压机压比应用范围。 在高温制冷工况下，同样能提高制冷量及EER值，同 时也能提高该工况下的可靠性。 热力系统成本增加不超过10%。
一、低温热泵技术与产品
典型房间选择：
北京某写字楼中间层一北向房间
• 北向不利冬季采暖
房间参数
• 南北长5m，东西宽4m，层高3.3m • 除北外墙，其余五面与外界无传热 • 北墙传热系数0.8W/m2· K，窗体传热系数2.5W/m2· K，窗墙比 50% • 室内2人办公，2台计算机，1部饮水机， • 照明功率密度11W/m2，新风量20m3/人· h
二、低温热泵国标有关问题
名义制热工况室外环境空气干球温度的确定：
根据以上对寒冷地区主要城市的干球温度数据统 计结果，综合低温热泵在大部分寒冷地区城市使用安 全性与经济性考虑，确定低温热泵的额定制热工况室 外干球温度为-12℃。
二、低温热泵国标有关问题
湿球温度：
-10.00 -10.50 -11.00 -11.50
标准建设
98年编制《―U‖型热泵机组》企业标准。
2002年编制《低温空气源热泵机组》企业标准。
2006年申请主持编制《低温空气源热泵（冷水）机 组》国家标准。
一、低温热泵技术与产品
技术积累
空气源热泵相关专利共计23项，其中发明专利6项， 美国发明专利1项。 形成了具有中国特色自主知识产权的“四项关键技 术”
二、低温热泵国标有关问题
• 补气增焓技术
• 四区四维霜控技术 • 过冷抑冰增效技术
• 热力系统优化匹配设计技术
一、低温热泵技术与产品
2、中国发展低温空气源热泵的基本要求
环保——―代煤供暖”，以供暖为主要目的，制冷为 辅。 节能——在低温条件下，其制热COP应有起码要求。 低成本——中国属于发展中国家，消费水平有限，导 致COP合理设计取值范围，暂时不能走日本路线。 可靠——供暖为“国计民生”大事，供冷却不是。
0 -2 -4 0% 1% 2% 3% 4% 5% 6% 7% 8% 9% 10%
寒冷地区室外计算温度统计
供暖期不保证小时数比例
室外设计温度（℃）
-6 -8 -10 -12 -14 -16 -18 -20 北京 天津 石家庄 西安 郑州 济南 太原 兰州
根据E+：CSWD气象数据绘制
各城市气象数据的来源为DeST能耗分析典型年的气象数据
无论是从落实党和政府大政方针，规范行业行为，引领行业技 术进步，还是确保用户供暖安全、可靠与实惠，均需要一项该 类产品的国家标准。
二、低温热泵国标有关问题
2、该标准编制的指导思想是什么？【六项原则】
充分考虑中国国情与中国气候环境。【低成本可实现性】 认真落实党和政府的节能政策。【确保能效水平】 以制热为主导，辅助考核制冷。【国计民生大计】 引领行业技术进步，同时兼顾行业发展水平。【综合平衡与和谐发 展】 充分尊重暖通设计工程规范，方便暖通设计工程师设计选型。【客 户是上帝】 产品可靠性确保。【用户供暖的安全性】