空氣源熱泵入地暖市場(chǎng)須跨哪些“檻

在滴水成冰的氣溫狀況下，只需借助少量電能就能從空氣中提取熱量，并為低溫熱水地面輻射供暖（簡(jiǎn)稱(chēng)“水地暖”）系統制取30℃ 40℃的熱水，可使室內溫度達到20℃以上……
上述不可思議的供暖過(guò)程，因為一種優(yōu)質(zhì)供暖設備的存在而成為現實(shí)。這種供暖設備就是空氣源熱泵。近年來(lái)，隨著(zhù)水地暖系統的大面積推廣以及公眾節能減排意識的提高，空氣源熱泵越來(lái)越受到地暖行業(yè)的追捧。然而，由于該產(chǎn)品與其他熱源設備相比進(jìn)入地暖行業(yè)的時(shí)間較晚，因此有關(guān)該產(chǎn)品的生產(chǎn)和應用標準至今沒(méi)有完善，從而給投機者提供了可乘之機，進(jìn)而導致了目前地暖市場(chǎng)上空氣源熱泵產(chǎn)品魚(yú)龍混雜、真假難辨的局面。

為便于相關(guān)技術(shù)人員和消費者深入了解這一產(chǎn)品，本報記者近日采訪(fǎng)了“空氣源熱泵地板采暖技術(shù)”的專(zhuān)利擁有企業(yè)、2008年度 2009年度中國地暖行業(yè)領(lǐng)軍品牌企業(yè)――北京清華索蘭環(huán)能技術(shù)研究所的總工程師許杰。

■對話(huà)實(shí)錄

記者：近年來(lái)，空氣源熱泵越來(lái)越被暖通界專(zhuān)業(yè)人士和普通百姓所認知，空氣源熱泵用于低溫熱水地面輻射采暖系統有何優(yōu)勢？

許杰：空氣源熱泵和地源熱泵、水源熱泵一樣，是熱泵的一種，可以從低溫介質(zhì)中提取熱量并將這些熱量輸送到溫度較高的介質(zhì)中，以滿(mǎn)足人們生產(chǎn)生活的需要。這3種熱泵的區別在于，空氣源熱泵是從空氣中提取熱量，而水源熱泵和地源熱泵是分別從水和土壤中提取熱量。從上世紀五六十年代起，空氣源熱泵技術(shù)的研究與應用就開(kāi)始了，只是由于有些技術(shù)尚未完善，一開(kāi)始空氣源熱泵主要用于大型公共建筑工程，與普通百姓的生活關(guān)系不大，因此大多數人對空氣源熱泵比較陌生。上世紀末以來(lái)，隨著(zhù)低溫熱水地面輻射供暖（簡(jiǎn)稱(chēng)“水地暖”）系統在我國北方地區的大量應用，再加上空氣源熱泵生產(chǎn)企業(yè)在除霜、低溫運行等技術(shù)方面取得了突破，國內出現了一股開(kāi)發(fā)應用空氣源熱泵技術(shù)的高潮。

那么，空氣源熱泵有哪些突出的優(yōu)勢呢？第一，空氣源熱泵可以從溫度較低的空氣中提取熱量。例如，在室外氣溫接近0℃的冬季，空氣源熱泵可從室外空氣中提取熱量，為水地暖系統制取熱水，可使室溫達到20℃以上。第二，采用空氣源熱泵 水地暖系統供暖，在華北地區大部或與之氣候接近的地區,冬季平均每投入1千瓦電功率平均可得到3千瓦的熱功率，在此過(guò)程中空氣源熱泵的性能系數（COP）為3，節能效果非常明顯。而且，在滿(mǎn)足設計室溫的前提下，空氣源熱泵所供熱水的溫度越低，性能系數就越高。以北京為例，如果采用空氣源熱泵 水地暖系統供暖，室溫達到20℃左右時(shí)，水地暖系統所需要的熱水只需達到35℃，這與在同等條件下采用普通散熱器或風(fēng)盤(pán)供暖所需要的熱水至少低15℃。第三，空氣中的熱量絕大部分來(lái)自太陽(yáng)，空氣源熱泵提取空氣中的熱量，事實(shí)上是間接和深層次地利用太陽(yáng)能。第四，與水源熱泵、地源熱泵相比，空氣源熱泵無(wú)需打深井、不需要開(kāi)挖地面，特別適用于城市居民密集區、遠離中央熱力站的居民區或獨棟建筑，使用極其方便。

記者：企業(yè)進(jìn)入空氣源熱泵的生產(chǎn)領(lǐng)域乃至地暖市場(chǎng)之前，需具備那些必要的技術(shù)條件？

許杰：第一，企業(yè)應具備較強的應用技術(shù)和產(chǎn)品的研發(fā)能力?？諝庠礋岜玫纳a(chǎn)企業(yè)（簡(jiǎn)稱(chēng)“空氣源熱泵企業(yè)”），要在兩個(gè)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域都具有實(shí)力，一是熱泵技術(shù)，也就是空調用制冷（熱）技術(shù)?？諝庠礋岜闷髽I(yè)不僅要確保機組在寒冷的氣候條件下可靠穩定地工作，而且要使空氣源熱泵與水地暖系統很好地結合，要將熱泵機組制取的熱水高效地輸送到地暖管中，這就要求空氣源熱泵企業(yè)必須解決空氣源熱泵 水地暖系統的一二次工質(zhì)回路換熱、局部熱量分配和各種工作狀態(tài)下的控制等技術(shù)問(wèn)題?？諝庠礋岜闷髽I(yè)的研發(fā)能力還體現在能夠瞄準本行業(yè)所需的前沿技術(shù)，有針對性地開(kāi)發(fā)和改良產(chǎn)品、改進(jìn)工藝、吸收和消化行業(yè)內的先進(jìn)技術(shù)、先進(jìn)工藝，從而使自己的產(chǎn)品具有優(yōu)勢。比如，在能耗與售價(jià)相同的情況下，本企業(yè)的產(chǎn)品供熱（制冷）出力更大、噪音更低、體積更??；在售價(jià)和性能相同的情況下，本企業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)成本更低。

第二，企業(yè)要有很強的自我裝備能力?？諝庠礋岜闷髽I(yè)除了應配備從市場(chǎng)上采購的通用裝備、專(zhuān)業(yè)的儀器儀表外，還應有自建的專(zhuān)用設備設施，例如模擬自然狀態(tài)的人工氣候室、恒溫恒濕間以及試驗臺、控制檢測臺、可供檢測試驗和可到現場(chǎng)體驗的實(shí)體建筑等。

第三，企業(yè)應該具備對產(chǎn)品和配套件進(jìn)行檢測的能力，且這一能力要貫穿生產(chǎn)全過(guò)程：配套部件進(jìn)廠(chǎng)前要進(jìn)行檢測，以防不合格配件進(jìn)入生產(chǎn)線(xiàn)；生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵步驟要進(jìn)行檢測，以防不合格的在線(xiàn)產(chǎn)品進(jìn)入下一道工序；成品出廠(chǎng)前要進(jìn)行檢測，以防不合格產(chǎn)品出廠(chǎng)。此外，系統的聯(lián)動(dòng)試車(chē)檢測也必不可少。

第四，企業(yè)還應具備設備的生產(chǎn)裝配能力。這就要求企業(yè)要有廠(chǎng)房、場(chǎng)地、專(zhuān)門(mén)的工藝裝備以及產(chǎn)能達到一定經(jīng)濟規模的生產(chǎn)線(xiàn)。

記者：上述技術(shù)條件，有可供參照的標準嗎？國外同類(lèi)產(chǎn)品的標準狀況如何？貴公司的地暖用空氣源熱泵參照的是哪些標準？

許杰：應該說(shuō)，空氣源熱泵大規模應用于民用建筑市場(chǎng)較晚，大多數空氣源熱泵企業(yè)的生產(chǎn)資質(zhì)、生產(chǎn)核準手續、施工安裝資質(zhì)等都不太健全。我國空氣源熱泵行業(yè)中首個(gè)也是目前惟一一項通過(guò)原建設部、住房和城鄉建設部鑒定的空氣源熱泵地暖技術(shù)（技術(shù)所有人為北京清華索蘭環(huán)能技術(shù)研究所）產(chǎn)生于2002年，比上世紀80年代水源熱泵技術(shù)的鑒定晚了近20年。在一些建筑和暖通產(chǎn)品的標準中，部分標準涉及水源熱泵和地源熱泵產(chǎn)品，涉及空氣源熱泵的則很少。不過(guò)近年來(lái)，國家陸續在空調和家電行業(yè)出臺的相關(guān)標準對空氣源熱泵行業(yè)具有一定的參考意義。例如，電冰箱的能效標準（GB12021.2－2003）、房間空氣調節器能效限定值及能效等級（GB12021.3－2010）以及熱泵熱水器的相關(guān)標準。這些標準都把能效限定值、節能評價(jià)值、能效等級列在重要地位?？諝庠礋岜貌膳O備的相關(guān)標準也在醞釀、制定中。

本人認為，地暖用的空氣源熱泵遲早會(huì )有標準出臺，并且這些標準必然會(huì )首先符合國家的節能減排政策。如前所述的標準中，房間空調器的能效標準已經(jīng)由前些年的5級變?yōu)?級，能效比最低標準也已由2.6提高到3.2，最高標準已經(jīng)升至3.6。這樣的節能標準已接近或達到了歐洲國家和日本同類(lèi)產(chǎn)品的現行標準。這對空氣源熱泵生產(chǎn)企業(yè)無(wú)疑是一種提醒與鞭策，它至少說(shuō)明：將出臺的空氣源熱泵標準不會(huì )低于這些標準所規定的范圍。北京清華索蘭環(huán)能技術(shù)研究所（簡(jiǎn)稱(chēng)“清華索蘭”）和其他生產(chǎn)空氣源熱泵的企業(yè)一樣，根據行業(yè)發(fā)展趨勢，參照相近、相類(lèi)產(chǎn)品的標準制定了自己的企業(yè)標準并嚴格執行。

由于空氣源熱泵跨建筑安裝（暖通）和家電兩個(gè)行業(yè)，因此，國家對這種產(chǎn)品有強制性的管理要求，比如，這類(lèi)產(chǎn)品必須通過(guò)“3C”認證。另外，這種產(chǎn)品還應該通過(guò)中國家用電器研究所的權威檢測，以保證產(chǎn)品的使用功能和節能要求。

記者：請以貴公司的產(chǎn)品為例，說(shuō)明地暖用空氣源熱泵從立項到投產(chǎn)應該經(jīng)過(guò)哪些流程？

許杰：清華索蘭有關(guān)空氣源熱泵的研發(fā)工作始于上世紀末。大體程序是：從借鑒國內外空調采暖行業(yè)前沿技術(shù)和市場(chǎng)調研入手，確定了在北方寒冷地區將空氣源熱泵應用于冬季地板采暖（水地暖――本報注）的課題。以前，空氣源熱泵在北方用于采暖時(shí)，氣溫低于 5℃時(shí)就無(wú)法工作，即使能工作，效率也非常低或嚴重降低供熱出力。清華索蘭在研發(fā)過(guò)程中重點(diǎn)攻克了空氣源熱泵在低溫條件下結霜和降低供熱出力、降低效率兩大難題。在人工模擬環(huán)境的實(shí)驗室中初步解決了上述難題后，在2000年 2001年兩個(gè)完整采暖季中，在我公司員工的住宅、合作企業(yè)開(kāi)發(fā)的商品住宅以及自愿試用的用戶(hù)的多套住宅中，安裝了試制成功的“空氣源熱泵―地板采暖中央空調系統”。清華索蘭根據這些住宅室外氣溫的變化狀況，按日、按小時(shí)做了實(shí)時(shí)監測記錄，并由中國家用電器研究所檢測所對這一系統進(jìn)行了檢測。通過(guò)對實(shí)驗室和住宅中“空氣源熱泵―地板采暖中央空調系統”應用過(guò)程的追蹤和分析，清華索蘭建立了熱泵的冷凝溫度與蒸發(fā)溫度降低對應關(guān)系的數學(xué)模型，對空氣源熱泵 水地暖系統的構造、水溫、室溫進(jìn)行了預測與驗證。在此過(guò)程中得到了如下準確的數據：北京地區冬季采暖負荷為55瓦/平方米、室溫達到20℃時(shí)，空氣源熱泵制取的熱水平均溫度為35℃；如果采暖建筑的圍護結構符合高標準的節能要求，當該建筑的采暖負荷為35瓦/平方米時(shí)，空氣源熱泵制取的熱水平均只需30℃。上述成果在當時(shí)的國際同類(lèi)技術(shù)中處于先進(jìn)地位。2002年3月28日，原建設部科技司組織專(zhuān)家對該技術(shù)進(jìn)行鑒定，認為該技術(shù)“具有明顯的節能環(huán)保效果，屬?lài)鴥仁讋?chuàng )，具有國際先進(jìn)水平”。此后，該項技術(shù)獲得了國家專(zhuān)利，清華索蘭遂以此技術(shù)為基礎，使該產(chǎn)品逐步標準化、系列化，并建立了生產(chǎn)線(xiàn)，進(jìn)行了包括“3C”認證在內的相關(guān)認證。