南京是个夏季热、冬季冷，湿度又高的城市，尽管许多人对南京地区冬季热泵供暖的可靠性和合理性持一定的怀疑态度，但由于空气源热泵的上述某些优点，空气源热泵冷热水机组在南京的发展也相当的快。二十世纪九十年代初南京就有工程开始采用空气源热泵冷热水机组。至1995—1998年投入使用的空气源热泵数量明显增加。据我们目前掌握的资料，南京采用空气源热泵冷热水机组为空调系统冷热源的工程目前有250项左右。其中，某设计院这几年选用热泵为冷热源的项目约有35项之多，占该院空调工程项目数的30%左右。某工程师一个人先后有近10个项目采用了空气源热泵冷热水机组作为空调冷热源。在我们所了解的以空气源热泵冷热水机组为冷热源的项目中有商场、写字楼、办公楼、酒店、厂房、综合楼等。表1、表2的统计结果反映了空气源热泵冷热水机组在南京应用的大概情况。

需要指出的是，这里指的进口为外资独资组装或原装进口产品，另外，国产份额（工程项目数量）占的比例较高跟某时期某台资企业南京较好的销售业绩有关系，近来，工程用热泵机组进口产品的市场占有率有上升之趋势。虽经过多年的消化，工程用热泵机组市场并没有象家用空调一样，国内企业没有取得优势地位，这是很值得我们思考的问题。

从调查的结果看，这几年空气源热泵冷热水机组在南京的发展很快，且大多数工程的热泵空调系统还是能基本满足所需的制冷供热要求的。下面就几个典型工程的情况作些介绍。

长江贸易大楼为一幢1991年设计，1994年建成投入使用的现代化写字楼，大楼建筑面积约3.5万m2，建筑总高度95米，其中地下一层，地上23层。外围护结构为全玻璃幕墙。大楼选用6台美国约克公司AWHC-200热泵机组6台，装机额定制冷量为3672KW（1044RT），面积冷指标为105W/m2，热泵额定制热量为3750KW，面积热指标为107W/m2。热泵机组置于主楼顶层屋面，系统配置8台水泵，每台泵的循环水量为200m3/h，扬程为32mH2O。热泵与水泵分别并联再串联，各热泵进出水管直接与分集水器连接，水泵置于室内。

热泵机组采用弹簧减振器减振，水泵也采用弹簧减振台座减振。空调系统末端设计为变水量，主机为定水量台数控制。据现场调查和测量，大楼工作人员对空调满意度较高，夏季某天在吸气温度40℃情况下（局部排风有短路吸入现象），系统出水7.58℃，回水12℃，水温差为4.42℃（热泵运行5台，水泵运行3台，尚有少数楼层未投入使用），室内基本满足26℃的设计要求。1999年冬天某天下大雪，现场测得系统供水温度在39-40℃范围波动，某南面房间室内温度维持在23℃。冬季恶劣气候，人工设定化霜时间间隔为30分钟，化霜时间持续5分钟。个别天气出现早上不能正常开机时，管理人员先设定制冷化霜工况，再进入供热工况。由于热泵机组置于主楼敞开屋顶，通风条件良好。但因女儿墙较高，个别热泵出现了部分气流短路的现象。气流短路的现象在冬天更为明显，这种现象通过化霜时的水雾流轨迹很容易观察到。约克公司标准型热泵机组（200RT）的噪音在82dB(A)左右，但由于热泵位置较为合适，土建处理、减振措施都较为妥当（女儿墙较高，热泵与疏散楼梯为水泵房所隔，与疏散楼梯口有一定的水平距离），这些综合措施使热泵机组较大的噪音并未对大楼产生明显影响，在热泵所在楼层的电梯厅测得的噪音在45dB（A）左右，在紧贴热泵下部的办公室，噪音也在45dB(A)左右，吊顶内噪音约为50dB(A)左右。可见该工程减振隔音的综合措施收到明显效果。

某外贸公司办公大楼建筑面积约2.7万m2，共21层，总高度为90米，大楼外围护结构为半玻璃幕墙结构，大楼于1996年1月开始建成并投入使用。大楼选用美国约克公司生产的AWHC-200型热泵机组4台，额定总制冷量为2448KW，额定供热量为2500KW，折合单位面积冷指标91W/m2，供暖面积指标93W/m2（对应热泵额定工况，气温7℃，出水45℃）。热泵置于塔楼顶层，顶层屋盖为三角形水平开口百叶坡顶。系统选配IS125-100-400型水泵5台，水泵额定流量为100m3/h，额定扬程50mH2O,电机功率30KW，水泵4用一备，水泵机组先并联后再与并联连接的热泵组串联。该空调系统采用了系统变水量空调自控方式。大楼尚有部分的楼层尚未投入使用，已开通的房间的温度、湿度基本能满足设计和人员舒适的要求。但由于过分强调外形美观，将设置热泵的屋顶层罩上三角形水平百叶顶盖，使热泵通风不畅，由于大量的气流短路，较热天气无法正常运行，后将热泵所在楼层以热泵排风机出风口为界，将空调划成上下两部分。斜屋顶上部分百叶作为排气用，斜屋顶下部分百叶作吸气用。情况虽有改善，但由于百形为水平，故排吸气流短路的现象较明显，热泵高低压保护性停机时有发生。水泵的配置也过大。造成系统运行费用据高不下。夏天现场测试表明，在室外环境温度为33℃条件下，某台热泵机组由于气流短路，实际吸气温度达到45℃左右，主机吸气温度达到45℃时，压缩机开始出现保护性停机。另外，主机进出水水温差实测平均值在3℃左右，说明水泵配置偏大。为了保证高效运行，管理公司在热泵换热器侧上方增设喷淋管喷水雾，在夏天能收到一定的效果。冬天，对发生结霜严重的热泵，实行强制化霜方式。另外，由于热泵、水泵较高的噪音及土建构造的特点等，在离机房5层楼之远的电梯厅尚能听到机房噪音（45~50dBA）。可见，同样品牌的同类型热泵，由于不同的土建分隔处理和设备的隔振方法的不同，会有明显不同的影响程度。

明日大酒店，建筑面积约7800M2，其中20%左右为酒店公共用房，80%左右为客房。酒店共选用3台110RT热泵，实际只用2台。冬季使用效果良好，某晚，室外温度0-2℃，天气多云，热泵出水温度维持在39-41℃，客房内温度可达25℃。下雪天气，热泵仍能正常运行。使用至今曾有过一、二次结霜比较严重，自动除霜困难，管理人员用顶层生活用锅炉热水冲淋后，一切正常。热泵置于酒店顶层屋顶，三台水泵置于热泵旁的室外平台，与热泵一一对应，即每台泵与热泵串联后再并联。与热泵相邻的楼层为酒店内部办公用房，其室内噪单约为45-50dB(A)，冬天个别雨雾寒冷天，由于橡胶隔振垫被冻，隔振效果减弱，其紧贴楼层噪音有所增加。但由于热泵未紧贴客房布置，客房未受明显影响。实际运行表明，系统开2台热泵已足以满足空调要求，冬天极个别的恶劣天气才需开3台热泵。

应用中的问题

在所调查的项目中，虽然大多数工程的热泵还是能满足制冷供暖的基本要求，但能同时符合设计合理、投资及运行经济、减振隔噪效果明显，冷暖效果优良等要求的项目极少。很多工程存在着这样、那样的问题。主要可归纳为：

1 热泵质量问题

由于热泵的工作环境较差，工况条件复杂，热泵本身的故障也较为多见，包括压缩机、风机电机烧坏、系统冷剂渗漏、出力不足、出水温度达不到设计要求、蒸发器冻坏（水流分配不均、堵塞、流量开关或保护控制元件失灵所致），化霜控制不准确，造成化霜不及时、化霜不彻底，导致结厚霜或结冰，影响正常运行，或者化霜时间过长，化霜时间间隔不科学，造成热泵冬季实际运行效率降低，实际供热量减少。有的控制系统（包括传感器部分）不可靠，过多停机，影响正常运行，影响正常制冷与供热。个别品牌选配部件没有充分考虑热泵的运行环境，实际寿命偏短。有的产品制造粗糙，没用多久部件明显生锈。其中最严重的烧压缩机现象并不少见，所调查的项目中约有10～15%左右的项目发生过烧压缩机现象。另外，一些产品样本数据缺乏实验依据，可信度较差，还有售后服务跟不上，或服务水平不高也是存在的一个问题。有的项目常发生质量问题，服务费用又谈不妥，造成一些机组处于停用状态。

2 设计方面的问题

一些工程没能达到设计要求，有的也与设计方面的失误有关，很多工程虽然能满足基本的冷暖要求，但由于设计不合理，直接影响了系统的投资和运行费用，甚至影响了系统的正常运行。常见的设计问题主要有：

主机选择不当

热泵机组选择不当主要表现为热泵机组大小与数量计算选择有误，包括总容量过大或过小。有的工程主机超出了需要量的30%左右，造成了明显的浪费，也有的项目主机容量仅为所需要量的70%左右，整个空调系统在最热、最冷时期很难满足要求。热泵往往设置在主楼顶上，增设设备及相应配电等管线有很大难度，因此会出现在一些房间增设分体柜机来补充系统供冷供热不足的现象。主机选择方面的失误还包括台数选择不合理，有的项目台数过多，主机之间的水力失衡明显，也增加了平时的维护量。也有的项目机组台数偏少，甚至只设一台机组，且只有一个制冷回路，系统卸载以适应负荷变化的能力较差，系统主设备备用性很差或不具备备用性，另外冬天水温波动较为明显。主机选择不当有设计人员的过失，也有工程前期条件不确定性或后期功能更改或土建条件限制（主机平台位置、大小）等方面的原因。

主机位置不当

主机位置不当反映在如下几个方面，其一主机位置通风条件差，气流回流、短路现象明显，主机高低压保护性停机频繁，出力严重受影响。有的工程将热泵置于顶部开通风窗的高空间室内，气流短路现象很明显，最后还得加排风管将排气直接引出室外。通过同侧开百叶窗实现热泵的进排风换气的方式，也存在一定程度的吸气与排气短路的现象，特别是环境气流速度较小的场所。另外，许多工程虽然布置在裙房顶或主楼顶，但由于高女儿墙或主楼或主体核心筒体的影响，也存在一些进排风短路的现象，这种现象冬天更明显。也有的工程将热泵放置在女儿墙和主楼筒体狭窄的空间里，气流的短路严重影响了出力，不得于在女儿墙上开通风洞，加装轴流通风机以改善通风条件。有的项目因通风不畅，短路明显，夏季室外温度偏高时，进水温度达16℃左右，采用对换热器喷水后，才使出水温度有明显下降。这些情况往往是暖通设计人员前期设计估计不足或一味迁就建筑与装饰设计所至。

其二，热泵位置设置不当，扩大了噪音的影响面。前面列举的二个工程实例反映了同样一种品牌同一规格的热泵，由于位置不一样，与土建各部分，特别是楼梯间的关系不一样，一个结果是对大楼各场所无明显影响，一个结果是对多层场所有明显影响。另外，有的热泵置于裙楼顶，给主楼及相邻居民楼造成了噪音污染。根据热泵规格大小不同，噪音一般在60-85dB(A)范围，水泵的噪音一般也在80dB(A)左右。如将热泵置于裙楼，如无有效的隔声屏障，对相邻房间的噪音影响很难避免。热泵的减振、隔噪措施果然重要，但往往其位置处理更为重要。

其三，热泵位置不合适给日常维护，特别是以后的检修和更换带来很大的不便。

水泵匹配不当

水泵匹配不当是较普遍的现象，最多见的是水泵偏大，调查的项目中极个别项目水温差能达到5℃，大多时在4℃、3℃，也有在2℃左右的。水温差偏小说明水流量偏大。低温差大流量存在两种情况，一种情况是水泵偏大，所选水泵偏大这里有两种原因，一种原因是所选水泵流量偏大，另一种原因是水泵扬程选择偏高，导致水流量偏大，这种情况更有危害，容易造成电机过载，在系统开部分机组的情况下很容易发展至烧电机的现象。水泵选择过大主要是由设计计算不仔细所致，习惯上许多设计人员在选择水泵时将流量安全系数取1.1，扬程安全系数取1.15（一些手册提荐值），这样所选水泵比需要的放大了20%多，系统阻力估算时就偏大，偏大后由于设计人员担心施工中的人为因素、结垢、水质等的不利影响，再加安全裕量，其结果可想而知。另外，很多设计人员习惯按样本选水泵，所选的定型产品之规格往往又要比计算需要值放大一些。这就造成了工程上水泵普遍偏大的现象。另外一种情况是，主机处于部分负荷工作状态，主机采用定流量方式，造成大部分运行时间里，存在大流量和低温差现象。这种现象在热泵与水泵配置数量较少的情况下更为明显。在满负荷的情况下，一般水泵的电机功率占热泵机组额定电功率的7%左右，而许多工程中配置水泵的电机功率占到热泵机组额定功率的13%-15%左右，在部分负荷状态下，水泵的实际耗电量所占的比重更大。因此，水泵的消耗相当可观，水泵的合理配置效果明显。最大限度地降低部分负荷下的水泵能耗是减少空调系统能耗的一个很有意义的课题。

水系统组织不当

空调水系统包括主机（冷热源）、空调末端设备（风机盘管空调器、柜式风机盘管空调器、组合式空调器等）、水泵、过滤器、阀门、以及将这些设备连接起来的管道等。水系统组织这里主要指连接各设备的管道的布置方式，包括水系统的划分、包括同程系统与异程系统，包括一次泵系统与二次泵系统，包括变水量系统与定水量系统等。水系统组织的好坏直接影响到整个系统的空调效果和空调系统的运行成本。由于采用异程系统，而又无其他可靠的水力平衡措施，导致各末端空调器水力失衡，各房间温暖不匀的现象并不少见。相对说来，因末端空调器数量多，相互间距离又远，水力平衡问题还是较为设计人员所关注，而热泵机组由于台数较少，相对距离较短，其水力平衡的重要性往往被忽视。某较大体量的写字楼和某较大体量的商场，因多台热泵机组并联，出现明显水力失衡现象，使得热泵机组不能同时正常开启。某工程甚至只有3台机组并联，而只能同时开启2台。如有些工程由于水系统划分不合理，系统又是定流量系统，在部分负荷情况下，尤其是部分场所不同时投入使用的情况下，水泵投入运转的数量和费用不能相应减少或节省。某厂房采用热泵为冷热源，热泵与水泵采用一对一连接后再与其他泵组并联。系统开始有部分楼层投入使用，最后出现的情况是车间内温度不能满足要求，而热泵频繁停机。经分析原因为水系统按定流量方式设计，厂房各车间水系统末作分块规划，部分负荷情况下，开少数热泵及与之对应的水泵，结果循环水量分配到运转的空调器中严重不足，导致车间空调效果达不到要求，而另一方面，由于循环水中的冷（热）量未被末端吸收，主机根据回水温度出现错误判断而频繁停机。调研中也发现了水系统中出现的简单错误。某工程热泵在调试阶段尚能运转，而用了一段时间后就无法正常启动与运行，经查发现，由于主机进出水标识相反，Y形水过滤器误装在热泵机组出水端，造成热泵机组的水侧板式换热器严重堵塞。

空调工程是系统工程，安装施工是这一系统工程中一个重要的环节。调研中了解的施工方面存在的主要问题有，不按图施工、随意更改；偷工减料；管道脏堵；保温工程隔气层没做好，滴漏水现象时有发现，另外调试工作马虎潦草，甚至没有做调试工作即交付使用，给使用后的调整工作带来很多麻烦。

3 业主决策的主观性

因装饰等原因，功能、分隔调整后，自行改空调系统或没有作适当的修改。个别业主不虚心听取设计人员的合理化建议，主观性较强，造成了一些不应有的工程问题，甚至是方案性错误或不合理。

4 运行与维护管理不善

有些项目热泵机组烧压缩机等故障是与错误操作有关，系统设备的某些故障是可以通过运行过程中细心观测，及时排查得到减轻或避免。由于许多系统自动控制程度不高，系统运行中很多内容需人工去调整，运行管理与维护尤为重要。根据工程自身特点，根据运行日志，每个工程都可以找到负荷变化的规律和系统最佳运行模式，从而可以以最省的消耗满足建筑物一年四季的通风空调要求。定期的保养工作，可以减少或避免系统中的故障，同时可提高系统的运行效率。

讨论

1 空气源热泵冷热水机组在南京应用的技术可靠性与适用性。

空气源热泵冷热水机组在南京已有多年应用，虽然仍有不少同志怀疑其在南京的应用效果，特别是冬季制热效果（一些早期的热泵工程还装了电辅助加热器），而这次的调查表明，只要设计、选型合理，热泵质量好，在南京地区热泵可以作为空调系统冷热源之一，尽管就目前的设备及能源价格而言，空气源热泵冷热水机组空调系统尽管在投资及运行费用上不占优势，但由于其安全、卫生、方便、不占有效建筑面积等特点，仍而受到许多业主的青睐，在未来的空调市场，仍将占有相当的份额。实践表明，南京及相似气候地区，只要热泵选造合适，系统可不设电辅助加热器，除非对供暖效果有非常高的要求。在南京及相似气候地区，空气源热泵型冷热水机组可以用作办公、写字楼、商场、餐饮、酒店（除高档酒店外）、公寓等建筑的空调系统冷热源，当然，是否选用热泵型冷热水机组作为空调系统的冷热源，应根据各工程的具体特点作技术经济综合比较，并结合业主的具体要求而定。

2 空气源热泵冷热水机组在南京应用的经济性与能源消耗情况。

空气源热泵型冷热水机组的经济性可从两方面考虑，其一是初投资；其二是运行维护费用；其三是机组寿命。

如前分析，空气源热泵型冷热水机组造价较高，以热泵型冷热水机组为冷热源的空调系统的投资约为以水冷式冷水机组加锅炉为冷热源的空调系统的投资的1.3倍多，如只算冷热源设备方面的投入，热泵的价格约比水冷式冷水机组加锅炉的方案贵50-70%左右。系统方面的投资，如将锅炉房、冷冻机房所占的房间以及锅炉烟囱及冷却水管等所占的空间算入投资，则热泵空调系统的综合投资约为水冷机组加锅炉方案的110-120%。运行费用方面，额定制冷工况下热泵型冷热水机组空调系统热泵加水泵的能耗约为：1.24KW/RT（每冷吨制冷量耗电1.24KW），而根据水冷机组的大小及其COP大小之不同，水冷式冷水机组额定工况下主机、水泵、冷却塔的能耗约为0.9~1.2KW/RT。冬季额定工况下热泵、水泵的能耗约为0.35KW/KW，而锅炉加循环泵的额定工况下能耗情况约为：1.26KW/KW（每KW供热量所消耗的电能及热能）。

在南京建筑物冬季空调设计计算热负荷约为夏季空调设计计算冷负荷的75%，另外，夏季工况大部分时间的空调系统的实际负荷小于额定工况（热泵制冷额定工况）下的负荷，冬季大部分时间大楼的实际热负荷大于额定工况（热泵制热额定工况）下的热负荷，空调系统单位制冷量的耗电量低于上述额定值，系统单位供热量的实际能耗大于上述额定值。南京地区建筑物夏季冷负荷大于冬季热负荷，夏季总能耗大于冬季总能耗，就空调系统全年能耗而言，热泵空调系统的全年能源消耗量低于水冷式冷水机组+锅炉的空调系统的全年能耗，但就目前的能源价格而言，热泵空调系统的直接运行费用高于水冷式冷水机组+锅炉的方案。由于热泵空调系统的值班人员数量约为冷水机组+锅炉方案的1/2~2/3，故值班人员的费用热泵空调系统较省。系统维护的工作量及费用方面两者相近。由于热泵机组的工作环境较差，在设计寿命方面，热泵机组较水冷式汽水机组短。综上所述，热泵空调系统较其他形式的空调系统更节能，而在现在的能源价格和目前的产品市场价格条件下，投资、运行维护方面的综合费用，一般的来说还是热泵系统较高。但经济因素并非业主考虑的唯一标准，由于热泵空调的诸多优点，热泵空调系统还是具有很大的市场。