空氣源熱泵機組性能分析
空氣源熱泵冷熱水機組是由制冷壓縮機、空氣/制冷劑換熱器、水/制冷劑換熱器、節流機構、四通換向閥等設備與附件及控制系統等組成可制備冷、熱水設備。按機組容量大小分，又分為別墅式小型機組（制冷量10.6~52.8Kw），中、大型機組（制冷量70.3~1406.8kW）。其主要優點如下：
（1） 用空氣作為低位熱源，取之不盡，用之不竭，到處都有，可以無償獲取；
（2） 空調系統冷源與熱源合二為一；夏季提供7℃冷凍水，冬季提供45~50℃熱水，一機兩用；
（3） 空調水系統中省去冷卻水系統；
（4） 無需另設鍋爐房或熱力站；
（5） 要求盡可能將空氣源熱泵冷水機組布置室外，如布置裙房樓頂上、陽臺上等，這樣可以不占用建筑屋有效面積；
（6） 安裝簡單，運行管理方便
（7） 不污染使用場所空氣，有利于環保；
一 ：空氣源熱泵機組種類和發展
1.1 分類
1.從熱輸配對象分為：空氣/水-空氣源熱泵冷熱水機組，空氣/空氣-空氣源熱泵冷熱水機組；
2.從容量分為：小型（7kW以下），中型，大型（>70kW）;
3.從壓縮機型式分為：渦旋式、轉子式，活塞式，螺桿式，離心式；
4.從功能分為：一般功能空氣源熱泵冷熱水機組，熱回收型空氣源熱泵冷熱水機組，冰蓄冷型空氣源熱泵冷熱水機組；
5.從驅動方式分為：燃氣直接驅動和電力驅動。
1.2 發展
80年代中期以前空氣源熱泵冷水機組大多采用半封閉往復式多機頭壓縮機。調節靈活和壓縮機性能及換熱器性能改善，機組性能不斷提高。但80年代中期以后，螺桿式壓縮機技術進步很快。它比壓縮式零部件少（為活塞式十分之一），結構簡單，無進排氣閥，噪聲低，可無級調節，壓縮比大而對容積效率影響不大，故特別適用于氣候偏寒區空氣源熱泵和采用冰蓄冷裝置。空氣源熱泵冷熱水機組采用螺桿式壓縮機越來越廣泛，目前螺桿式壓縮機大多采用R-22為冷媒，可延續到2030年才會被禁用。其價格比起其它代替冷媒要便宜多。目前使用R-22螺桿式壓縮機制冷量范圍為：140~3600kW。
二：空氣源熱泵機組性能系數cop
2.1 全負荷時cop
某一工況下，熱泵出力于熱泵入力（功耗）之比為性能系數cop,它是評價熱泵裝置重要指標。分析，何種主機，出水溫度對cop影響，冬季（共熱）比夏季(供冷)大多。
2.2 部分負荷時cop
估量空氣熱源熱泵機組全年運行經濟時，必須了解各機種部分負荷性能。部分負荷特性Ф是指制冷機運行負荷率q(%)與耗功率N(%)之比。夏季，它同樣受室外溫度影響（t出口一定）或出水溫度影響（t室外一定），而部分負荷性能系數cop’=Фcop全。具體情況，部分負荷時cop’有可能大于滿負荷時cop，這是壓縮機能量調節（卸缸或調速等）而冷凝器、蒸發器傳熱面積和風量等未能調整而改善了工況，才使機組部分負荷性能提高。
三：空氣源熱泵機組能耗分析
3.1 供暖季節能耗分析
1.平衡溫度點對空氣源熱泵機組制熱季節性能系數影響
選定空氣源熱泵機組，當建筑物熱負荷較大時，平衡溫度點將增高，使整個供暖季輔助加熱量增加，導致制熱季節性能系數降低；當建筑物熱負荷較小時，平衡溫度點將降低，導致整個供暖季輔助加熱量減小。同時，負荷減小，機組有更多時間處于部分負荷下運行。，制熱季節性能系數先是增大，然后會有所降低。且相同平衡點溫度下，各區使用熱泵機組具有不同制熱季節性能系數值。
2.運行方式對空氣源熱泵機組制熱季節性能系數影響
一班制時，熱泵機組都白天運行，而白天時室外氣溫要高于夜間，這使整個供暖季，一班制運行熱泵機組制熱季節性能系數要高于三班制運行機組。
作為一種節能技術，要評價空氣源熱泵節能效應，就必須用到一次能利用率E概念，一次能利用率這里指是熱泵機組制熱量與一次能耗比值。空氣源熱泵機組一次能利用率提高，有待于進一步改進技術，提高空氣源熱泵制熱季節性能系數；另則取決于我國平均發配電效率提高。
3.2 供冷季節能耗分析
空氣源熱泵供冷季節能耗分析采用負荷頻率表法。負荷頻率表法是建立空調負荷與室內外溫差大致成比例這一基礎上。該方法室外空氣干球溫度出現年頻率數（用于全年運行空調系統）或季節頻率數（用于季節性空調系統）和空調系統全年或季節運行工況計算出不同室外空氣狀態下加熱量和冷卻量。計算出冷（熱）負荷后，再冷（熱）源機組變工況性能表查出相應工況下供冷（熱）季節小時頻率值相乘，然后累加，計算出冷（熱）源設備耗能量。
分析，發現供冷季節性能系數與本區氣候條件是相一致，供冷季節氣候越炎熱，室外空氣溫度越高，空氣源熱泵供冷季性能系數將越低。
四：空氣源熱泵機組與水冷式冷水機組比較
4.1 占面積
單就風冷式制冷機外形尺寸而言，要比水冷式制冷機組尺寸大，但水冷式制冷機需設置冷卻塔和冷卻水泵，水冷機綜合尺寸較風冷機要大很多。另外，風冷式制冷機一般置于高層建筑裙樓屋頂或多層建筑屋頂，其外形尺寸同水冷式制冷機屋頂設置冷卻塔占面積相當，這樣就節省了建筑物內因設置了制冷機房而多占用面積。這寸土寸金大城市中尤顯優勢。
4.2 系統簡單
風冷式制冷機因沒有冷卻水系統，使制冷系統變簡單化，即省去了冷卻塔、冷卻水泵和管路施工安裝工作量，也減小了冷卻水系統運行日常維護、保養工作量與維修費用。
4.3 對建筑物美觀影響
目前大部分建筑物水冷式制冷機組，均采用冷卻塔循環水冷卻系統。冷卻塔安裝大樓屋面，既影響建筑外觀，又與優雅環境不協調。使用冷卻塔常常會遭到審美觀念較強建筑師反對。而風冷式制冷機外形方正，高度一般不會超過3m，比冷卻塔要低一半左右，對建筑物外觀影響相對較小。風冷機還可防止某些冷卻塔因瓢水而形成“晴天下小雨”給人們帶來不便。
4.4 水阻力
風冷機組水系統另一特點是，風冷機水側阻力通常為30~50kPa，遠比一般水冷機水側阻力80~100kPa要小。
4.5 節水方面
空調工程上冷卻塔運行中所蒸發與風耗水量較大，無法回收。例如：深圳經協大廈，空調冷卻水補水量是整個大廈中日常生活用水一倍。而風冷機卻無須消耗冷卻水。
4.6 部分負荷時能耗問題
美國特靈(TRANE)公司曾做過水冷離心式冷水機組和風冷離心式冷水機組全負荷和部分負荷耗電量比較：其數據見表1
從表中數據可見，全負荷時，風冷式冷水機組冷凝溫度高于水冷式機組，故風冷機壓縮機需要較大功率，風冷式冷水機組耗電量確比水冷機要大，大約大15%左右。但2/3負荷時兩者基本持平，且風冷機耗電量還略低。而1/3負荷時，風冷機耗電量遠遠低于水冷機，大約低30%左右。但空調負荷整個夏季分布是極不平衡，一天之內各時段負荷也差別很大，故機組最大負荷下運行時間是極其有限，即制冷機大都處于部分負荷下運轉，使用風冷機能耗不比水冷機能耗大。
4.7 風冷機與冷水機綜合費用比較
制冷機綜合費用，包括一次性投資費用和運行維護費用，就一次性投資費用而言，風冷機要比水冷機花錢多，水冷機造價加上冷卻塔、冷卻水泵、管道和水處理等費用，水冷機一次性投資費用并不比風冷機少太多，冷卻水系統中冷卻塔、水管路和水泵等設備維護保養費、水處理費、冷凝器清洗費等均較風冷機組高。冷水機組年運行時間越長，對風冷式制冷機組越有利，風冷機與水冷機組相比較，其處投資回收期短。，南方區用于空調冷水機組更適合采用風冷式制冷機組。從冷卻條件來看，南方區夏季室外濕球溫度較高，也對水冷式制冷機組不利。
五：空氣源熱泵機組應用與展望
此借鑒一些國外做法：
1、供熱負荷遠小于供冷負荷區，可以對與供熱負荷相應冷量部分用熱泵提供熱量（冬）和冷量（夏），而其余冷量由cop較高制冷設備（如離心式）來解決。這樣夏季電耗可以節省。
2、采用蓄熱方法，冬季以中午熱泵出力有余，可將該熱量積蓄蓄熱槽里，到晨、晚不足時使用，這種蓄熱方法可以水蓄熱系統中應用，也可以空氣源熱泵冰蓄熱裝置中實現。
3、采用熱回收式熱泵，即熱泵循環中增設一冷媒/水換熱器，夏季回收部分冷凝器排熱量，冬季可回收空調區內熱量補充采熱蒸發器不足，即冬季時是空氣熱源，同時又利用了內區水熱源。最近國外推出一種與夏季冰蓄冷相結合空氣源熱泵裝置，全年可實現八種運行工況，冬季則可一天內氣候變化規律完成熱泵供熱功能，彌補了過去熱泵出力與建筑能耗有相反趨向不足。
4、當有條件多能源供冷供熱時，可合理組織供能模式，例如：當高層建筑物標準層為辦公樓而下部裙房為綜合用途者，則高層部分可用空氣源熱泵裝置（有條件時考慮儲冰），低層部分可采用燃氣吸收式系統。當電動制冷設備與燃氣吸收式聯合供能時，則可按夏季優先用燃氣、冬季優先用電力來協調供能。
5、當利用燃氣作能源時，可試行熱力原動機（燃氣機）直接帶動空氣源熱泵，它利用了空氣熱源，還從原動機排熱中回收大量熱量，其能量利用系數可達1.5左右。國外已有容量達240kW整體式機組。
