空气源热泵热风机标准化发展现状与方向

2.1  开展适宜性区划研究

作为低位热源，室外空气虽然取之不尽，用之不竭，处处都有，可无偿获取，但受不同自然地理环境和气候条件的影响，热泵热风机的应用具有很强的区域适应性。作为热泵热风机现行的唯一一项产品标准JB/T 13573—2018《低环境温度空气源热泵热风机》的适用区域，目前还仅仅局限在GB 50178—93《建筑气候区划标准》所定义的建筑气候第Ⅱ分区（含2个子区，ⅡA和ⅡB，均属于GB 50176—2016《民用建筑热工设计规范》所定义建筑热工设计分区中的寒冷地区），而对于其他有采暖需求的区域，目前虽无相关的热泵热风机采暖适宜性研究成果或产品标准，但可在空气源热泵室外名义工况分区基础上，完善热泵热风机采暖适宜性区划研究，帮助各地根据当地的气候特点和实际采暖需求，进行热泵热风机采暖技术经济分析以避免投资的浪费，以及为充分考虑和利用各个分区气候资源，为热泵热风机的技术优化和标准化发展提供科学依据。

2.1.1  适宜性区划范围

由于热泵热风机控制灵活，既可以用于连续采暖也能实现间歇采暖，因此其适宜性区划范围不应局限于传统集中供暖的地区，而应包括所有具有实际采暖需求的区域。

根据GB 50736—2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》的规定：“累年日平均温度稳定低于或等于5℃的日数超过60 d，或者不足60 d但累年日平均温度稳定低于或等于8℃的日数大于或等于75 d的地区宜设置供暖设施”。然而，这些地区主要是建筑气候区划中的第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅵ、Ⅶ等5个分区，也即是建筑热工设计分区中的严寒地区、寒冷地区和夏热冬冷地区。

除此以外，笔者调研发现，像建筑气候区划中的第Ⅴ分区（属于建筑热工设计分区中的温和地区）的贵阳、毕节等地，冬季日照较少、阴冷潮湿，当地居民普遍采用电暖桌、小太阳、电油汀等直热式电暖器和传统小煤炉进行采暖。这些地区虽然不满足GB 50736—2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》标准设置供暖设施的要求，但居民自发进行采暖，因此笔者认为这属于有实际采暖需求的区域。以上所有区域有一个共同的特点，即均属于GB 50176—2016《民用建筑热工设计规范》中所规定必须满足或应满足保温设计要求的区域。热泵热风机的适宜性区划范围应至少包括这些区域。

2.1.2  区划指标

在空气源热泵设备制热方面，目前国际上主要用室外空气干球温度或者供热负荷时长来区分不同地区的环境类型。比如，在欧盟标准EN 14825：2016中，将法国斯特拉斯堡、芬兰赫尔辛基和希腊雅典采暖季室外空气干球温度的温频数据分别作为平均温区、寒冷区和温暖区的划分依据；而在美国空调供热制冷协会标准AHRI Standard 210/240—2017中，则依据热负荷小时数和室外空气干球温度将全美划分为6个气候区。

而我国幅员辽阔，各地自然地理环境和气候条件差异悬殊，仅仅使用室外空气干球温度或者供热负荷时长作为区划指标并不能满足实际应用需求。比如青藏高原地区，在以室外空气干球温度为主要一级指标、以采暖度日数为主要二级指标的建筑热工设计区划中，属于严寒地区和寒冷地区。然而，青藏高原空气密度较低，加大了以空气对流为主要换热方式的热泵热风机热源侧（室外蒸发器）的换热难度；同样由于高海拔空气稀薄的原因，导致电子设备和元件的绝缘强度降低，因而这一地区与东北、华北的严寒和寒冷地区不同，需要重点考查高海拔低气压下热泵热风机的换热性能和设备的绝缘强度以及对电压波动的适应性等，并结合其他指标进行适宜性区划。又比如在夏热冬冷部分地区，冬季寒冷潮湿，热泵热风机热源侧（室外蒸发器）会长时间处于易结露、结霜环境下运行，因而在这一地区需要重点考查其在易结霜条件下的运行性能。

因此，结合热泵热风机适宜性区划研究目的，笔者认为相关区划指标可以分为采暖安全与可靠性和采暖综合效益两大类。其中，采暖安全与可靠性指标主要涉及热泵热风机不同温度运行性能、低温启动性能、高湿重霜环境运行性能、气候防护类型、防静电性能和介电强度等；采暖综合效益指标主要涉及制热季节性能系数（HSPF）等能效指标、细颗粒物（PM_2.5）减排量等环保指标和投资回收期等经济性指标。而这些指标如何综合利用并设定合理限值将是未来的一个研究重点。

2.2  优化除霜性能考核

结霜、除霜是空气源热泵制热设备冬季运行必然要面临的一个实际问题。传统空气—空气热泵设备在四通阀换向除霜模式时，室内换热器管温最低达-25℃，提取大量室内热量，降低了室内热舒适性。此外，传统除霜模式由于防冷风控制，导致因除霜而停止供热的时间进一步延长可达到15min，进一步降低了室内热舒适性。因此，有必要对设备冬季除霜性能的考核进行重新审视。