摘要：空气源热泵结合地面辐射供暖系统是一种新型供暖系统，该系统不以水为传导媒介，而是以制冷剂为传热介质，通过冷凝的方式防热。笔者对该系统的特点、形态，以及工作流程进行详尽的介绍，对比低温热水地板辐射方式，最后从换热影响因素、运行模式等方面进行研究，充分阐述空气源热泵结合地面辐射供暖系统的现状以及研究进展，希望能对同行工作者有所助益，希望为空气源热泵结合地面辐射供暖系统的研究工作作出贡献。
关键词：空气源热泵；地面辐射；供暖系统
随着社会经济的快速发展，建筑耗能也呈现除了快速增长的趋势，根据不完全统计，我国建筑耗能占比呈现出了快速上升趋势。现阶段，我国建筑能耗已经超过了全社会能源消耗总量的三成以上，而这个数据在上世纪70年代仅为百分之十。北方冬天的室外温度相对较低，供暖所消耗的能耗是巨大的，现阶段，北方冬季供热主要以传统的燃煤锅炉的集中供暖为主，然而，燃煤锅炉不仅供热效率低，同时也给环境造成了严重的污染。在节能环保的背景下，社会经济的发展与环境保护工作密不可分。
1、空气源热泵循环系统的形成原理
空气源热泵是利用少量的电能做功，使空气中的低位热源转移到高位热源，空气源热泵机组包含蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀四大件，逆卡诺循环是空气源热泵机组的循环原理，首先，从膨胀阀出来的低温低压的液体制冷剂进入蒸发器，吸收空气中的热量转化为低温低压气态制冷剂，然后进入压缩机，在压缩机的作用下转化为高温高压气体制冷剂，同时，随着压力的不断增加制冷剂的沸点也逐渐升高。而制冷剂在高沸点的状态下进入冷凝器后，因冷凝的效果出现了放热现象，将制冷剂中的热量转移到水中，使水加热，而制冷剂由高温高压气体转化为低温高压液体。低温高压液体制冷剂经过膨胀阀后逐渐降低了压力，转化为低温低压的液体制冷剂，再进入蒸发器，进行下一个循环。[1]。
2、低温热水地板辐射方式特点
供暖的方式多种多样，低温热水地板辐射供暖也是一种较为合理的方式，与传统的散热器供暖方式相比，它直接通过热辐射实现了对房间的供暖，通过局部或者整体散热面的方式供暖，低温热水地板辐射供暖所散发出来的热能较为均匀，人体感觉舒适度较高，而且有着较强的稳定性，不占用室内空间，又因为室内空气较慢的流通速度，减少了扬尘的发生，对室内卫生起到了积极的作用。
空气源热泵结合地面辐射供暖系统与传统的散热器供暖系统进行对比，我们发现低温热水地板辐射供暖系统有着较强的灵活性。首先，铺设方式简单，用户根据自身的条件选择铺设区域；其次，供热方式较为灵活，即便是较小的供热面积也能合理的解决；最后，开启关闭灵活，用户可以根据室外温度实现对室内温度的科学调整。
低温热水地板辐射系统的工作原理是，通过制冷剂将热量传递到低温热水，再经过预埋设的室内管道实现了热能的再次传递。而空气源热泵结合地面辐射供暖系统通过制冷剂实现了对室内预埋管道的直接加热，直接略过了低温热水地板辐射系统中二次热传导，实现了热能的高效利用。此外，空气源热泵结合地面辐射供暖系统同时具有环保型与安全性[2]。
空气源热泵结合地面辐射供暖系统的热源是空气源热泵，进而降低了有毒气体的泄露风险，无氧铜是地盘管的主要材料，具有耐腐蚀、耐高温、安全等特点。而且无水供暖只消耗了很少的电能，将热能直接传递到目标地，热能运输的费用是所有供暖方式中最低的。该供暖系统不仅防止水资源浪费的情况发生，同时也不会像大自然排放有害气体，在保证社会经济持续发展的基础上，顺应了绿色的发展理念。
3、空气源热泵结合地面辐射供暖系统的研究现状
3.1制冷剂的选择
空气源热泵结合地面辐射供暖系统中的制冷剂会直接进入室内地盘管中，这就要求制冷剂的选择不仅环保，还要具有安全性。有文献报道显示，三种常见的热泵制冷剂中，R410A、R22，以及R407C没有危险性与可燃性，安全评价等级为A1，然而R22可能会破坏臭氧层，因此，R22已经被全面禁止，而R410A与R407C具有较好的环保性能，因此被广泛推广与应用，有着较好的市场前景与发展前景。
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此外，因室内地盘管路相对传统管道会更长，因此，在制冷剂的选择方面，一定要选择热力性能较好，且流动阻力较低的材料。有文献报道显示，在R410A与R407C性能的对比试验中发现，R410A的热力学特性与物理特性与共沸制冷剂相似。而R407C的流动阻力则更低，充分考虑多种因素后发现，无论在安全性方面，还是环保性能方面，都比较符合制冷剂的要求[3]。
3.2换热影响因素研究
有文献报道显示，R22制冷剂作为系统的数值模型，对热流密度与地表面平均温度等因素进行分析，根据模拟实验的数据显示，控制地盘管间距在100至140毫米内，且控制热媒温度在40℃左右时，实现了人们对舒适度的诉求。面层材料可以选取瓷砖或大理石，地表面温度随材料热阻的增大而降低，因此，使用导热系数降低的材料所产生较好的效果。影响地面热流密度的主要因素是地面热流密度，同时，管间距与面层材料对地板换热的也会产生较大的影响。虽然管径的物理特性对地面换热的影响不大，却不会将其完全忽视。
3.3运行模式研究
在间歇运行与连续运行的两种模式下，对室内热舒适性与热环境进行充分的分析，发现在连续运行模式下，具有较好的热舒适性，而在间歇运行模式下，有着较低的PMV值，基本实现人们对舒适度的诉求，而且相比连续运行模式，间歇运行模式有着显著的节能效果。有文献报道显示，通过软件模式的方式对三种运行方式进行分析，发现环境最舒适的方式是全天运行，但是，缺乏经济性与节能性，如果目标区域的电价统一，可以采取白天运行、夜间停机的方式，极大程度的提高了各方面性能，否则，可以采取谷价运行、峰价停机的方式，实现各方面性能的提高，而较差的舒适性该运行方式的缺点。
3.4可行性及经济性研究。
根据文献资料显示，在对空气源热泵结合地面辐射供暖系统进行经济性研究的过程中，分析了某高层建筑物的逐时能耗，对空气源热泵结合地面辐射供暖系统的可能性进行充分的验证，充分利用费用年值法对比法，对该地区的多种供暖方式进行节能型与经济性的充分对比，对比结果中显示，空气源热泵结合地面辐射供暖系统的社会效益与经济效益最佳。
3.5复合系统研究
根据文献资料显示，空气源热泵直接地板辐射供暖系统与太阳能系统的相互融合，能充分发挥太阳能的功效，建设会新型的复合式供暖系统，并且将新系统落实到试验环节。根据试验结果显示，在该系统的稳定运行过程中，实现了室内恒温效果，使其满足北方冬季的取暖的需求你。该复合供暖系统分别在晴天、阴天，以及雪天等三种不同的环境下运行，对系统的平均COP值进行分析，显示节能效果较佳[4]。
4、结束语
综上所述，空气源热泵结合地面辐射供暖系统，已经成为了一种新型的供暖系统，很多研究人员对该系统的整体节能效果、运行方式，以及系统的成本等方面进行深度的研究，分析结果显示，空气源热泵结合地面辐射供暖系统不仅具有节能型，还能用户感受到极大的舒适性。因此，该系统是一种值得广泛推广的供暖系统，然而，该系统还存在诸多的缺陷，需要相关工作人员能加强设计规划与施工规划，充分发挥新型供暖的作用，为社会经济的持续性发展奠定坚实的基础，为绿色生态的建设作出一份贡献。
参考文献：
[1]王李子. 不同因素对于空气源热泵直接地板辐射供暖效果影响的分析[J]. 建筑与预算, 2019(7):71-74.
[2]王洋涛, 赵润俐, 田琦等. 空气源热泵及辅助电加热地板辐射采暖系统耦合优化[J]. 华侨大学学报(自然科学版), 2019(5):661-667.
[3]袁丰, 王宇, 郭宏伟. 节能型小户型农宅清洁复合供热系统的运行性能研究[J]. 农业工程学报, 2019, 35(17):225-232.
[4]郭瑞, 李风雷. 太阳能喷射增效的中高温空气源热泵系统性能分析[J]. 华侨大学学报(自然科学版), 2019(6):763-770.
论文作者:刘正伟
论文发表刊物:《基层建设》2019年第32期
论文发表时间:2020/4/8
标签：制冷剂论文; 系统论文; 空气论文; 源热泵论文; 地面论文; 方式论文; 低温论文; 《基层建设》2019年第32期论文;