“煤改清洁能源”——北京工业大学王伟教授(2017.7.22)

空气源热泵在京津冀地区应用问题与对策北京工业大学王伟教授博士生导师“煤改清洁能源”—热泵供暖技术交流会团队简介研究方向以HVAC系统高效运行与优化控制、绿色建筑可再生能源利用关键技术与能效评价为主要研究方向，致力于建筑能源系统的虚拟仿真、故障诊断及优化控制、可再生能源利用关键技术研发与应用等方面的研究工作。研究特色以空气源热泵高效利用和良性发展为目标，致力于解决结除霜、脏堵等关键问题，以基础研究-技术创新-工程示范为体系，在关键运行问题的基础理论，创新优化控制与故障诊断技术，推动技术在特殊气候地域示范与应用等方面取得了一系列原创性成果。团队负责人：王伟，工学博士，教授，博导，国家自然科学基金优秀青年基金获得者项目名称项目性质适于低温高湿环境的高效空气源热泵关键技术与设备研究（No.2016YFC0700403）“十三五”国家重点研发 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 课题空气源热泵在绿色建筑中的运行效果后评估研究（No.2016YFC0700104）“十三五”国家重点研发计划课题绿色建筑实际性能与设计预期差异机理研究（No.2016YFC0700102）“十三五”国家重点研发计划课题建筑热环境与节能——空气源热泵最佳除霜控制点及除霜控制策略研究（No.51522801）国家自然科学基金优秀青年基金项目经济型空调冷热源与自然能源利用技术集成与示范（No.2016YFC0700102）“十二五”国家国家科技支撑计划项目课题负责北京地区首批“煤改电”空气源热泵工程的测评工作；主编国内首部空气源热泵专著《空气源热泵技术与应用》；编制行业 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 《空气源热泵供暖工程技术规程》和地方标准。孙育英讲师北京工业大学研究方向：ASHP控制优化技术邓仕明教授香港理工大学研究方向：ASHP优化除霜研究逄秀锋教授劳伦斯伯克利国家实验室研究方向：绿色建筑虚拟仿真北京市特聘教授北京工业大学客座教授北京市海聚工程专家北京工业大学客座教授北京工业大学教师团队简介—研究方法现场工程实测方法模拟方法结除霜图谱结除霜控制过程性能评价方法-15-12-9-6-303690102030405060708090100(临界结露线)曲线E曲线C曲线B曲线A(E)(D)(C)(B)(A)11.5RH(%)Ta(oC)重霜区一般结霜区轻霜区曲线D临界结霜线非结霜区结霜区结露区tq0kWs结霜过程除霜过程(含恢复)名义结霜损失名义除霜损失有效供热量结霜过程名义结霜损失除霜过程(含恢复)dctdftrctftftdctdftrctL1QL2QSQL1Qncqacq有效供热量SQ输入层模式层求和层输出层X1X2X3θ1θ2θNS1YSD输入变量：TaRHtf输出变量：εNL结除霜过程名义制热量损失系数预测模型北京，14kW，5个供暖季北京，8.8kW，1个供暖季北京，60kW，1个供暖季贵阳，54kW，2供暖季北京，10.8kW，1个供暖季北京，19.6kW，8个供暖季空气源热泵应用关键问题1空气源热泵关键技术发展3空气源热泵的现状与发展2结语与展望4Contents主要 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 空气源热泵应用关键问题1空气源热泵关键技术发展3空气源热泵的现状与发展2结语与展望4Contents主要内容空气源热泵的现状与发展特点：以空气为热源（处处存在，时时可得，随需而取），安装简单，使用方便。冬夏两用，高效节能（COP=3.0，消耗1度电，空气取热2度，用户得热3度）。空气/空气热泵机组原理图空气/水热泵机组原理图定义：以环境空气为冷（热）源，制取冷（热）风或冷（热）水的热泵机组。23567891012室内机制冷工况制热工况室外机141—压缩机；2—四通换向阀；3—室外侧换热器；4—室内侧换热器；5—主毛细管；6—副毛细管；7—气液分离器；8、9—过滤器；10—单向阀；11—轴流风机；12—贯流风机11123456897制热工况制冷工况1—压缩机；2—四通换向阀；3—水/制冷剂换热器；4—高压贮液器；5—过滤器；6—电子膨胀阀；7—空气/制冷剂换热器；8—轴流风机；9—气液分离器；10—水泵分水器集水器末端用户101空气源热泵的现状与发展用能形式：冬夏两用，“高效节能”，广泛用于寒冷、夏热冬冷（暖）地区。民用户式中央空调分体式热水器商用变频多联模块式供热系统2008-2013年世界各地空气源热泵的市场需求量2013-2016年我国空气源热泵销售额京津冀地区“煤改电”2016北京地区突破44.76亿元供暖市场呈井喷式增长天津武清已中标34.7亿元河北已在石家庄、保定等实施电/气代煤改造30万户空气源热泵的现状与发展技术理念：一种合理的可再生能源技术传统供暖方式（单向）产生“冷湖”效应？热泵供暖方式（循环）用能方式遵循能量循环利用原则建筑物室内热损失可部分被回收避免了传统供暖方式的单向性保证供暖功效的同时兼顾节能环保热源建筑环境环境热源建筑空气源热泵（空气/水热泵）热量环境（大气）热量建筑物采暖热水冷凝器压缩机蒸发器膨胀阀环境（热量）环境（CO2，SO2粉尘）热源环境（废渣、废热）燃料采暖热水输配系统建筑物空气源热泵的现状与发展空气源热泵发展原因1：京津冀农村地区燃煤采暖污染问题严重，应优先治理污染严重优先治理无煤化发展趋势发展空气源热泵可减少燃煤、减少大气污染物“煤改电”政策京津冀相关政策空气源热泵的现状与发展不同清洁能源采暖技术单位采暖面积电力容量需求、初投资、运行费用采暖技术电力容量需求（瓦/平方米）设备与安装初投资（元/平方米）采暖季运行费（元/平方米）空气源热泵热风机40～45120～18010～20空气源热水热泵40～45200～26018～30地源热泵35～40260～33014～26电地暖80～120130～18060～90电锅炉80～120120～18090～120蓄能式电暖气80～200150～20040～80燃气壁挂炉350120～18030～35空气源热泵发展原因2：空气源热泵是京津冀农宅采暖的适宜技术电力容量需求小，设备与安装初投资少，采暖运行费用低。空气源热泵的现状与发展空气源热泵发展原因3：空气源热泵可实现对电网的有效调节冬季热电厂运行工况空气源热泵机组的远程启停控制随时启停削峰填谷系统蓄热+建筑热惯性v发展空气源热泵1.根据电网峰谷变化，空气源热泵需求侧响应运行可解决供需不匹配；2.空气源热泵蓄热装置以及建筑物的热惯性可削峰填谷。空气源热泵群电网系统峰谷变化启停控制采暖热水空气源热泵24681012141618201.61.82.02.22.42.62.83.0室外空气温度/℃COP1520253035404550552.53.03.54.04.55.05.56.0热水温度/℃COP空气源热泵的现状与发展衡量空气源热泵性能的指标：COP（制热性能系数）COP=热泵机组的制热量/轴功率影响因素：强相关因素：室外空气温度和热水温度出热水温度45℃室外干球温度15℃COP随室外空气温度的变化COP随热水温度的变化室外空气温度、热水温度、结霜、脏堵等名义工况：空气干/湿球温度：7/6℃供/回水温度：45/40℃低温工况：空气干/湿球温度：-12/-14℃供/回水温度：41/38℃参数变化剧烈性能波动剧烈-16-12-8-4048120102030405060708090100Ta(℃)RH(%)石家庄-16-12-8-4048120102030405060708090100Ta(℃)RH(%)北京空气源热泵的现状与发展北京供暖季典型气象参数分布石家庄供暖季典型气象参数分布常规名义工况低温名义工况除霜工况设计工况低温名义工况常规名义工况除霜工况设计工况气候区严寒地区寒冷地区夏热冬冷地区名义工况温度/℃空气干/湿球-20/-21，出水38空气干/湿球-12/-14，出水41空气干/湿球7/6，出水45低温工况温度/℃空气干球-30，出水38空气干球-20，出水41空气干球-10，出水45最高供水温度/℃≥41≥41≥45COP-名义1.72.13.0COP-低温1.41.62.2不同气候区空气源热泵热水机组性能参数空气源热泵现状与趋势1：名义/低温工况发展趋势典型工况地域个性化GB29541-2013空气源热泵的现状与发展空气源热泵现状与趋势2：性能系数发展趋势25%2004年2010年名义工况COP气候区域1级2级3级严寒地区COPsys≥2.42.4＞COPsys≥2.02.0＞COPsys≥1.6寒冷地区COPsys≥2.62.6＞COPsys≥2.22.2＞COPsys≥1.8夏热冬冷地区COPsys≥2.92.9＞COPsys≥2.52.5＞COPsys≥2.1空气源热泵系统性能级别划分低温空气源热泵性能系数限值户用制热2.1制冷2.5商用制热2.3制冷2.6GB/T25127.1/2-2010常规空气源热泵性能系数限值户用制热3.1商用制热3名义工况下：低温工况下：空气源热泵的现状与发展国家及地方政策：大力支持及鼓励我国空气源热泵相关政策吉林：2017年6月23日下发了《关于推进电能清洁能源实施意见》，提出鼓励空气源热泵供暖河北：2016年2月24日将低温空气源热泵纳入可再生能源范畴，煤改电项目享受专项补贴山东：2015年5月22日发布了《居住建筑节能设计标准》，空气源热泵技术被列入推广使用之列青岛：2016年12月15空气源热泵享受50%的政府补贴山西：2017年1月11日空气源试点地区发放政策性补贴江苏：2015年3月27日,江苏省通过《江苏省绿色建筑发展条例》，明确表示鼓励采用空气源热泵系统浙江：2015年4月1日空气源热泵热水系统列入可再生能源范畴福建：2014年12月1日将空气源热泵热水机组列入可再生能源建筑应用，并确定了最低性能系数（COP)广东：2016年3月17日将空气源热泵热水机列入推荐目录海南：2015年8月26日对传统的住宅进行改造，改造项目多都采用空气源热泵技术和产品北京：2015年3月15日将低温空气源热泵作为适用分户供暖的产品推荐使用，并列入可再生能源目录中国：2016年11月国务院发布了《关于印发十三五控制温室气体排放工作 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的通知》，鼓励支持以空气源热泵为代表的新能源产业发展；2017年李克强八项重点工作任务中指出：推进北方地区冬季清洁供暖，实现以电代煤空气源热泵应用关键问题1空气源热泵关键技术发展3空气源热泵的现状与发展2结语与展望4Contents主要内容-16-12-8-4048120102030405060708090100Ta(℃)RH(%)石家庄-16-12-8-4048120102030405060708090100Ta(℃)RH(%)北京空气源热泵应用及典型问题北京供暖季典型气象参数分布高效节能—名义工况25%2004年2010年名义工况COP石家庄供暖季典型气象参数分布低温空气源热泵性能系数限值户用制热2.1制冷2.5商用制热2.3制冷2.6GB/T25127.1/2-2010常规空气源热泵性能系数限值户用制热3.1商用制热3GB29541-2013常规名义工况低温名义工况除霜工况设计工况低温名义工况常规名义工况除霜工况设计工况01020304050607080900.00.10.20.31.61.71.81.9时间(min)吸/排气压力(MPa)58%62%低压报警阈值=0.1MPa12%12%空气源热泵应用关键问题高效节能—实际应用01020304050607080900510152025时间(min)空气侧压差(Pa)115%120%0102030405060708090-20-100107590105120135时间(min)吸/排气温度(℃)31%30%-10℃-9℃高温危险阈值=120℃01020304050607080906810121416时间(min)制热量(kW)35%40%01020304050607080901.82.12.42.73.03.33.6时间(min)COP35%40%0102030405060708090-30-25-20-15-10-5014℃时间(min)盘管温度(℃)14℃空气侧压差盘管温度吸/排气温度吸/排气压力供热能力COP机组选型过大，偏离实际工况，频繁启停；控制策略不佳，系统与用户的供需不同步；热损控制不当，水箱、输配管道热损过大；末端选择不当，影响室内舒适度和机组运行性能。结霜导致COP下降35%-55%，机组低压保护；除霜引起室温≥±2℃波动，误除霜事故频发；脏堵导致COP下降18%-28%，机组超压保护;低温导致COP下降高达24%，制热量衰减高达55%。运行问题设计问题空气源热泵应用关键问题运行问题（一）：结霜问题-15-12-9-6-303690102030405060708090100北京11.5重霜区一般结霜区III轻霜区III空气温度Ta(oC)空气相对湿度RH(%)结霜区结露区非结霜区北京：结霜区占43%，无霜区占57%石家庄：结霜区占39%，无霜区占61%天津：结霜区占52%，无霜区占48%张北：结霜区占42%，无霜区占58%-15-12-9-6-303690102030405060708090100石家庄11.5重霜区一般结霜区III轻霜区III空气温度Ta(oC)空气相对湿度RH(%)非结霜霜区结露区结霜区-15-12-9-6-303690102030405060708090100天津11.5重霜区一般结霜区III轻霜区III空气温度Ta(oC)空气相对湿度RH(%)非结霜霜区结露区结霜区-15-12-9-6-303690102030405060708090100张北11.5重霜区一般结霜区III轻霜区III空气温度Ta(oC)空气相对湿度RH(%)非结霜霜区结露区结霜区教材P159-160空气源热泵应用关键问题运行问题（二）：除霜问题—“误除霜”理想除霜控制流程感知霜层存在监测霜层生长最佳除霜控制点除霜是“热气旁通”“反向除霜”否“光电测霜”“ΔP”“ΔMr”“ΔTe”“光电测霜”“T-T”“T-H-T”“ANN”“经验判定”“T-H-T”结除霜损失 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 tq0kWs结霜过程除霜过程(含恢复)-名义结、除霜损失[kJ]-有效供热量[kJ]-名义制热量[kW]-瞬时制热量[kW](结除霜过程)-结霜时间[s]-总除霜时间[s]名义结霜损失名义除霜损失有效供热量结霜过程名义结霜损失-恢复时间[s]-除霜时间[s]除霜过程(含恢复)dctdftrctftftdctdftrctL1QL2QSQL1QL1QSQL2QL1L2QQ、SQdctdftrctftncqncqacqacq有效供热量SQ教材P176-15-12-9-6-3036901020304050607080901006%51%11.5RH(%)Ta(oC)重霜区结露区结霜区无霜区一般结霜区轻霜区43%无霜除霜干冷气象条件寒冷地区黄河流域北京地区：70%有霜不除暖湿气象条件夏热冬冷地区夏热冬暖地区北京地区：10%常规温度-时间（TT）除霜控制方法判定参数：盘管温度Tw，运行时间t。当Tw≤3℃开始计时，当t≥45min且Tw≤-3℃时进行除霜。2015-2016年北京地区典型供暖季的结霜图谱空气源热泵应用关键问题运行问题（二）：“误除霜”问题教材P179空气源热泵应用关键问题运行问题（二）：“误除霜”问题——“有霜不除”11.2209:0011.2108:0011.2007:00机组“有霜不除”导致平均供热量下降45~50%，COP下降40~55%，日平COP仅2.3~2.6“有霜不除”导致“永冻区”形成，压缩机保护停机，平均供热量和COP比初始时减少约20%5678910110246810124.54.32.38.62.64.72.34.32.34.42.44.43.15.95.1日平均供热量[kW]&COP日平均空气温度[oC]日平均供热量COP8.7Ta_ave=7.7oC日平均空气温度Date11.2411.2311.2211.2111.2011.1911.1811.17教材P183-185空气源热泵应用关键问题运行问题（二）：“误除霜”问题——“无霜除霜”共除霜1737次，其中1211次为“无霜除霜”，占总除霜次数的70%。能耗损失为266kWh，占总能耗的4.3%；供热量损失为1950MJ，占总供热量的3.7%。教材P198空气源热泵应用关键问题运行问题（二）：“误除霜”问题——不同工况“误除霜”损失输入层模式层求和层输出层X1X2X3θ1θ2θNS1YSD输入变量：TaRHtf输出变量：εNL实测及模型预测Case1~Case4结霜工况分布结除霜过程名义制热量损失系数预测模型不同工况下，“误除霜”使得机组名义制热量损失程度高达30~50%；而最佳性能损失范围仅为20~35%，相比降低10~15%。-15-12-9-6-303690102030405060708090100Case4Case3Case2φa[%]Case1重霜区结露区结霜区非结霜区一般结霜区轻霜区aT[oC]误除霜性能损失Case1：重霜区损失36~49%最佳34%Case4：轻霜区损失24~33%最佳21%tq0kWs结霜过程除霜过程(含恢复)名义结霜损失名义除霜损失有效供热量结霜过程名义结霜损失除霜过程(含恢复)dctdftrctftftdctdftrctL1QL2QSQL1Qitkthtnthcqhc2q有效供热量SQ202530354045505560303132333435363738topt=33minεNLmin=31%tf[min]εNL%Ta=-3℃RH=70%一般结霜区II最佳除霜控制点：-15-12-9-6-303690102030405060708090100φa[%]重霜区结露区结霜区非结霜区一般结霜区轻霜区aT[oC]20min30min40min50min60min3035404550556035.937.239.445.248.9机组实际性能εNLmin名义制热量损失系数%温湿度：3.3℃85.6%33.9不同除霜策略AABCC20min30min40min50min60min1821242730333639424532.428.326.423.625.2CBBAA机组实际性能εNLmin名义制热量损失系数%温湿度：4.9℃50.2%20.7%不同除霜策略教材P202-203102030405060708005001000150020002500300035004000福州长沙南昌贵阳成都重庆武汉杭州上海合肥有霜不除百分比时间[小时]采暖季时间有霜不除时间南京有霜不除百分比20406080100120140160050010001500200025003000350040004500除霜次数除霜总次数有霜不除次数福州长沙南昌贵阳成都重庆武汉杭州上海合肥南京有霜不除总损失[mJ/m2]有霜不除总损失a）寒冷地区b）夏热冬冷（暖）地区1020304050607080900100020003000400050006000无霜除霜百分比[%]除霜次数除霜总次数无霜除霜次数无霜除霜百分比酒泉甘孜本溪沈阳鄂托克旗吉兰太东胜赤峰呼和浩特1020304050607080900100020003000400050006000无霜除霜百分比[%]除霜次数除霜总次数无霜除霜次数承德无霜除霜百分比张北邢台饶阳乐亭怀来丰宁石家庄天津北京北京：2217次/3268次（70%），1kgce/m2↘；京津冀：40~81%南京：2052次/4104次（50%）；夏热冬冷/暖地区：42~66%运行问题（二）：“误除霜”问题——不同地域“误除霜”危害空气源热泵应用关键问题教材P203-204运行问题（三）：脏堵问题空气源热泵应用关键问题脏堵是ASHP在供冷季运行中最为常见的问题。脏堵形成过程复杂、脏堵劣化影响被忽视、多数机组没有脏堵故障诊断功能，仅提示“定期清洁和维护”。多数机组存在不同程度的脏堵问题室外换热器ΔPa增长率位置及环境(Pa/(m2·d))地面有植被0.2028地面无植被0.1126楼顶无植被0.0354室外换热器周围环境影响脏堵形成5-286-126-267-107-248-78-219-410203040506-287-127-268-9日期日平均空气侧压差(Pa)188%72%机组长时间运行促进脏堵形成4-265-35-105-175-245-316-76-146-216-297-67-13--10152025303540456-257-37-107-177-247-318-78-148-218-289-49-11日期26%日平均空气侧压差(Pa)230%4-265-35-105-175-245-316-76-146-216-297-67-13--10152025303540456-257-37-107-177-247-318-78-148-218-289-49-11日期26%日平均空气侧压差(Pa)230%190%4-265-35-105-175-245-316-76-146-216-297-67-13--10152025303540456-257-37-107-177-247-318-78-148-218-289-49-11日期26%日平均空气侧压差(Pa)230%190%4-265-35-105-175-245-316-76-146-216-297-67-13--10152025303540456-257-37-107-177-247-318-78-148-218-289-49-11日期26%日平均空气侧压差(Pa)230%190%4-265-35-105-175-245-316-76-146-216-297-67-13--10152025303540456-257-37-107-177-247-318-78-148-218-289-49-11日期26%日平均空气侧压差(Pa)230%190%4-265-35-105-175-245-316-76-146-216-297-67-13--10152025303540456-257-37-107-177-247-318-78-148-218-289-49-11日期26%日平均空气侧压差(Pa)230%190%4-265-35-105-175-245-316-76-146-216-297-67-13--10152025303540456-257-37-107-177-247-318-78-148-218-289-49-11日期26%日平均空气侧压差(Pa)230%190%190%空气污染/含有絮状等颗粒物加快脏堵形成絮状颗粒物下空气侧压差无絮状颗粒物下空气侧压差119d运行下空气侧压差61d运行下空气侧压差运行问题（三）：脏堵问题——供冷季性能劣化供冷季脏堵故障未及时清除，机组日平均COP逐渐下降，最低仅1.92；供冷季平均COP仅为2.64~2.83，系统能耗高达54~57.6kWh/m2。软故障：运行和供冷性能劣化严重硬故障：高温下频繁高压报警停机空气源热泵应用关键问题1015202530351.52.02.53.03.50204060801001200.00.20.40.60.8日平均空气侧压差日平均空气侧压差(Pa)230%天数日平均COP日平均COP2.83脏堵已清洗逐渐形成脏堵高温和脏堵工况单位面积能耗(kWh/m2)日平均能耗为0.45kW·h/m2供冷季单位面积能耗10203040501.52.02.53.03.50204060801001200.00.20.40.60.8日平均空气侧压差日平均空气侧压差(Pa)29Pa天数日平均COP日平均COP2.64逐渐形成脏堵单位面积能耗(kWh/m2)日平均能耗为0.49kW·h/m2供冷季单位面积能耗246820242832543207/1307/13Psuc/Pdis(bar)1高压报警阈值=26bar369121517:4517:1516:4516:1517:3017:0016:3018:00Q/Wcom(kW)时刻16:00111213141516脏堵机组非脏堵机组Q(kW)5.05.56.06.57.0脏堵机组非脏堵机组Wcom(kW)1.82.12.42.73.0脏堵机组非脏堵机组COP07/1407/13时刻18:0022:0002:0006:0010:0014:0018:00制冷量下降5~18%功率增加13~21%高压报警频率达2.5次/hCOP衰减18~28%运行问题（三）：脏堵问题——供暖季脏霜共存非结霜工况：脏堵促进结霜，COP下降23%~50%，高温报警；空气源热泵应用关键问题06/0806/2807/1808/0708/2709/1610/0610/2611/150102030405060脏堵未清除11/25供暖季60%日平均空气侧压差空气侧压差(Pa)05/20供冷季结霜工况：脏霜共存，COP下降41%~55%，有霜不除。-30-150901201501801.21.82.43.03.6130℃-15℃吸/排气温度(oC)-20℃140℃一般结霜区I一般结霜区IICOP51%~55%21COP时间(h)COP41%~44%0210-150158012016001234561.21.62.02.42.8保护停机吸/排气温度(oC)保护停机-15℃145℃非结霜区50%34%25%31%24%23%COP时间(h)4044485256-40-20801201601.52.02.53.03.53691220406080100日平均环境温度日平均环境湿度0481216不结霜时空气侧压差(Pa)环境湿度(%)环境温度(C)最高排气温度最低吸气温度吸/排气温度(oC)-20℃140℃日平均供热量日平均COP11/1511/1411/1311/1111/1211/1011/0911/0811/0711/0611/0511/0411/0111/0311/02COP日期1.652.051.911.861.812.081.931.901.802.062.482.502.352.28供热量(kW)2.48整体测试工况(7.5℃/57%)与名义工况相近，机组频繁出现脏霜共存现象，运行性能劣化严重，平均COP仅2.08。空气源热泵应用关键问题供暖季日平均COP制热量、COP随环境温度的变化北京地区供暖季的结霜图谱供暖季日平均制热量-15-12-9-6-3036901020304050607080901006%51%11.5RH(%)Ta(oC)重霜区结露区结霜区无霜区一般结霜区轻霜区低温工况43%运行问题（四）：低温问题1050-5-10-151.52.02.53.03.5912151821环境温度（℃）COPCOP制热量(kW)制热量01020304050607080901001101206810121416182022低温工况日平均制热量(kW)天数日平均制热量Q=8.82kW01020304050607080901001101201.51.82.12.42.73.03.33.63.9低温工况日平均COP天数日平均COPCOP=1.72教材P241-242空气源热泵应用关键问题低温工况下测试参数的均值与最值表低温工况下机组的运行性能测试参数工况2（最冷工况）平均值最大值最小值环境温度℃-13.9-12.44-15.2环境湿度%14.7817.3113.48出水温度℃43.3245.8540.8回水温度℃39.3241.9436.54排气温度℃118.5123.99113.29吸气温度℃-9.32-7.21-11.17排气压力Bar16.7817.8915.88吸气压力Bar1.521.671.41压缩比11.0411.779.93制热量kW9.8911.448.82COP1.712.041.4925303540455055-1501510512013502416182012162001530456075901051201351501651801951.62.02.42.83.2789101112-16-14-12-10-8-6-4-2平均温度：-9.7℃工况3工况2环境温度环境湿度环境温度(℃)工况1平均湿度：14.5%平均温度：-13.9℃平均湿度：14.8%平均湿度：19%平均温度：-5.73℃12141618202224环境湿度(%)吸/排气压力（Bar）出水水温回水温度T=120℃吸气温度排气温度吸/排气温度（℃）供/回水温度（℃）排气压力吸气压力制热量(kW)制热量COP时刻COP衰减比=33%衰减比=38%衰减比=21.1%衰减比=40%衰减比=47%衰减比=48.5%Δε=1.4压缩比εΔε=3.1压缩比204682046842689低温工况下，机组排气温度最高达124°C，且超过120°C的时间占25%，压缩比高达11.77，制热量衰减高达55%，COP最低仅1.49，衰减高达47%。运行问题（四）：低温问题教材P280K1干球温度修正，参考厂家提供；K2融霜修正，每小时一次取0.9，两次取0.8；K3相对湿度修正，按不同城市选取。空气源热泵应用关键问题123qQKKK方法1：常用方法1机组制热容量：方法3：最佳平衡点法引自陆耀庆《实用供暖空调设计手册》设计问题（一）：机组选型问题QwQh冬季室外干球温度(℃)热负荷/制热量(kW)TwTh机组实际制热量名义工况点建筑实际热负荷机组制热量（厂家提供）Tw——冬季空调室外计算干球温度Th——机组名义工况室外干球温度Qh——机组名义制热量Qw——建筑设计热负荷Tw——冬季供暖室外计算干球温度设计工况点按最佳平衡点温度选择机组可获最大供热季节性能系数HSPF。问题：无法准确衡量机组性能损失，导致选型超配。Qb热负荷/制热量(kW)冬季室外干球温度(℃)TwTh设计工况点建筑实际热负荷机组实际制热量平衡点QwQhTbTh——机组名义工况室外干球温度Th——机组名义工况室外干球温度Qh——机组名义制热量Qh——机组名义制热量Qb——平衡点温度下的机组制热量Qb——平衡点温度下的机组制热量Tb——平衡点温度Tb——平衡点温度辅助热源制热量名义工况点Tw——室外空调计算温度Tw——室外空调计算温度Qw——建筑设计热负荷Qw——建筑设计热负荷机组制热容量：方法2：常用方法212qQKKK1为干球温度修正系数；K2为机组化霜修正系数。引自何雪冰《空气源热泵冷热水机组设计选型》引自徐邦裕《热泵》问题：平衡点的确定与辅助热源的选择待优化。初步给出了不同地域最佳平衡点温度问题：没考虑机组结霜损失，导致制热量修正不准确。教材P329-330空气源热泵应用关键问题设计问题（一）：机组选型问题方法4：ASHRAE选型方法CORL＞1.1或0.9＜CORL＜1时按冬季热负荷选择机组1＜CORL＜1.1时按夏季冷负荷选择机组0.5＜CORL＜0.9时按平衡点温度选择机组问题：只体现了机组台数之间冬夏运行的匹配性。方法5：比负荷系数法CHHCQqCORLQq室外温度低于平衡点温度时需要选取辅助热源。建议选用变频机组、可变压缩机台数机组等以提升部分负荷下性能。问题：仅提供指导性意见，缺乏具体的设计方法。方法6：实际工程中的选型方法情况2：根据采暖面积直接选择相应匹数机组Qw1Qhl热负荷/制热量(kW)冬季室外干球温度(℃)TwThl低温名义工况点建筑实际热负荷名义工况点机组实际制热量QhQw2Th——机组名义工况温度Th——机组名义工况温度Qhl——机组低温名义制热量Qhl——机组低温名义制热量Qw1——建筑设计负荷Qw1——建筑设计负荷Thl——机组低温名义工况温度Thl——机组低温名义工况温度Th建筑设计工况点Qh——机组名义制热量Qh——机组名义制热量Qw2——机组室外计算温度下的制热量Qw2——机组室外计算温度下的制热量Tw——冬季室外计算温度Tw——冬季室外计算温度情况1：建筑负荷按100W/m2~150W/m2估算，并根据低温机组额定制热量与建筑负荷选择机组。问题：忽略建筑负荷实际情况，导致选型超配。引自《ASHRAEHANDBOOK》0246810121416182022240864机组功率[kW]机组启停72次每次平均运行14min机组功率2-9-6-303室外相对湿度[%]0℃室外环境温度室外环境温度[℃]-7℃020406080室外相对湿度-14-12-10-8-6-4-20246810024681012机组实际平均供热量室外温度[℃]热负荷/供热量[kW]建筑实际热负荷建筑设计热负荷设计工况下机组实际平均供热量空气源热泵应用关键问题设计问题（一）：机组选型问题典型日热泵系统运行情况（11月22日）机组低温名义制热量10.7kW/名义COP为2.2，热指标150W/m2，超出推荐值(60W/m2)2.5倍，供需不匹配热泵系统整体运行情况20406080100机组启停次数机组启停次数（次）58次11-2111-2812-0312-0812-1312-1812-2312-2801-0201-0701-1201-1702-0602-1102-1802-230.81.21.62.0日平均COP日平均COP1.68日期5101520机组单次运行时间（min）机组平均单次运行时间14.3min由于设计选型超配，导致机组频繁启停。典型日内机组启停次数高达72次，平均单次运行时间仅14min。测试期内机组日平均启停次数高达58次，平均单次运行时间14.3min，严重影响了机组的运行性能，系统日平均COP仅1.68。水泵整体运行情况设计问题（二）：控制策略设计不当空气源热泵应用关键问题热水机组简单改型，冷凝器位于水箱内，机组启停根据水箱温度控制，水泵启停根据回水温度控制典型日“控制策略不当”情况（11月29日）存在水泵频繁启停问题。测试期内水泵日平均启停65次，最高可达184次。典型日的6个小时内机组启停47次，水温波动明显。11-2211-2711-3012-0312-0612-0912-1212-1512-1812-2112-2412-2712-3001-0201-0501-0801-1101-1401-1702-1702-2002-23050100150200日期水泵日平均启停次数水泵日平均启停次数65次6012018024030036035404550回水温度时间(min)机组功率供水温度0.01.53.04.56.0供/回水温度（℃）水泵瞬时流量（m3/h）机组功率（kW）0.00.51.01.52.0水泵瞬时流量2102:0502:1002:1502:2002:2502:3002:3502:4002:4502:5002:5503:0003:05404244时间供水温度0246机组功率水泵功率（W）供/回水温度（℃）机组功率（kW）020406080水泵功率回水温度12345678910111213140.000.030.060.090.120.15自然状态过程水箱每分钟温降水箱温降（℃/min）0.09设计问题（三）：系统漏热空气源热泵应用关键问题典型日水箱漏热示意图（1月11日）典型日水箱温降情况（1月11日）水箱保温性差、管路未保温导致系统漏热严重。在机组与水泵都不工作时水箱温降可达0.09℃/min，按此计算水箱一天内漏热量可达108.8MJ，占机组实际制热量的21.5%。设计问题（四）：末端选择空气源热泵应用关键问题空气源热泵+地板采暖系统空气源热泵+风机盘管系统空气源热泵+散热器采暖系统根据技术规程散热器散热片数n进行过余温度修正过余温度/℃64.5504642383430262116辐射型11.381.541.731.972.272.663.194.205.94自然对流型11.411.581.782.042.372.813.414.556.57强制对流型11.301.421.561.731.942.202.553.184.21散热器不同过余温度下的片数修正系数β5空气源热泵应用关键问题1空气源热泵关键技术发展3空气源热泵的现状与发展2结语与展望4Contents主要内容结语与展望结语ASHP是高效的可再生能源利用技术，具有广阔的应用空间和价值；ASHP设计问题（机组选型、控制设计、系统漏热等）不可忽视；ASHP典型应用问题（机组结霜、误除霜、脏堵等）不可避免；ASHP从机组开发、设计优化、技术应用等层面入手，节能潜力巨大。结语与展望展望开发、设计、运行多方面的协同合作；政府、企业、高校、科研院所、协会多层面的协同合作；推动空气源热泵技术在京津冀地区的“高效应用和良性发展”。结语与展望—推荐学习的资料1.《空气源热泵供暖工程技术规范》——工程建设协会标准2.《民用建筑空气源热泵供暖系统应用指南》——住房和城乡建设部3.《空气源热泵技术与应用》——王伟倪龙马最良中国建筑工业出版社THANKS！<THEPLANBYYUTONG>联系方式