引言：在我国，由于得到了国家政策的支持，热泵技术正在被积极地推进和应用，除了地热泵等建筑物和生活中成熟使用的技术外，近年来空气源热泵也在急速发展。现在，不仅在寒冷地区的应用取得了一定的效果，而且在新疆、呼和浩特、沈阳等寒冷地区的大规模应用也有很多成功案例。随着市场的持续发展，空气源热泵公司的发展趋势将在今后几年内逐步打破目前对南北地区划分的限制。
一、空气源热泵供暖系统构成
空气源热泵技术是基于反卡诺循环原理的节能、环保、采暖技术，利用空气获取低温热源，通过高效集热与集成成为高温热源，用来加热或供给热水的系统。以热泵为热源的暖气系统是热泵采暖系统，空气源热泵不仅可以作为分散型暖气的热源，也可以作为中央加热系统的热源来使用。目前热泵采暖终端设备可用：地面辐射采暖、风机线圈采暖、散热器采暖。
二、热泵供暖系统运行
根据采暖系统工作质量的水温曲线分析，在采暖的初期阶段和最终阶段，散热器的供水温度为40℃，地热的供水温度是28℃。 在每天平均5～10℃的采暖期间，空气源热泵有比较好的经济运行条件，月平均气温在-10℃以下的最冷地区，这些地方的建筑热学都很低。由于该地区的采暖时间一般在150d以上、100d以上的空气源热泵供暖中运转，所以这个期间的暖气负荷只接近暖气设计热负荷的一半。采暖期间外部气温的变化会影响空气源热泵成绩系数的COP值，因此空气源热泵的成绩系数必须是采暖季节的平均值。如果在寒冷地区最冷的月份发生，将会有其他热源应用在作热负荷峰值，使空气源热泵在技术和经济上处于合理的运行状态。
三、空气源热泵供暖技术研究
（一）补气增焓空气源热泵系统
补气增焓系统将冷凝器出口处的高压制冷剂液分成辅助气体电路和主电路两部分，辅助电路内的冷媒通过中间冷却器（或挡风机）变为低压，然后进入温度气体和压缩机。与以往的单级压缩系统相比，当外部环境温度较低时，补气增焓系统的加热能力和COP值较高。补气增焓系统在-25℃正常运行，适合北方严寒地区，但是，补气增焓技术仍存在着很多不足，对于压缩机压缩比和高排气温度等问题没有很好的解决方案。并且，随着工作温度的不断升高，蒸发所需的温度也会随之升高，补气增焓系统将不再具有较大的优势。
（二）双级压缩空气源热泵系统
双级压缩系统是在两级压缩期间使用辅助空气系统冷却冷媒，大幅降低高水平压缩后的排气温度。中间空气补给系统分为经济系统和中间冷却系统，双级压缩系统具有压缩比小、排气温度低、系统COP高的特点。但是，在双级压缩方式中，由于采用了串联的方式，将高水平压缩和低水平压缩进行了有机的结合，所以压缩机的中间压力会变得很难确定，同时，还会严重限制温度的范围。
（三）复叠式空气源热泵系统
早在1930年，人们就提出了复叠式的概念，并将其应用于冷冻系统。复叠式系统是以冷冻技术为基础，进行了升级和优化，有效解决了空气源热泵采暖性能下降问题，并扩大了空气源热泵的适用范围。复叠式系统由低温和高温两段加热系统构成，这两个系统各司其职，共同完成了加热过程。复叠式系统使用高温和低温两种工作介质，让加热泵系统的温度跨度变大，可以在较低的环境温度下生成高温热水。但是，中间温度是影响热泵系统性能的重要因素，而目前并没有制定出明确的标准，无法得知不同条件中的最佳中间温度。另外，由于其是由两个循环加热系统构成的，所以比较复杂，使用成本高，目前还未得到大众的认可。
（四）带回热循环空气源热泵系统
在空气源热泵运行的过程中，由于冷凝器内的回水温度较高，会导致热泵系统整体循环效率降低，所以需要在空气源热泵系统的冷凝器出口和节气门阀入口处进行特殊的处理。当来自热交换器的高压两相制冷剂在回热器内进行热交换后，可以通过节气门阀进行减压。回热器能够在冷凝器出口处降低冷媒的温度，提高冷凝器的热交换程度，减少光圈损失，避免压缩机产生液击现象，提高系统的整体循环效率。但是，在这个期间压缩机的吸入过热度也会上升，使得压缩机的吸入量减少，排气温度上升，给压缩机的运转带来安全问题。因此，必须设置出合理的回热器区域。
（五）空气源热泵除霜系统
（1）热力除霜系统
热力除霜系统是最常见的除霜系统，主要包括逆循环除霜系统、高温气体旁路除霜系统、能量储存除霜系统。逆循环除霜和高温气体旁路除霜系统，操作简单、成本低，适用范围广，有良好的除霜效果，但是会受到通货除霜能源的限制，工作时间会变长。能量储存除霜系统虽然不会受到除霜能源不足的影响，但仍存在除霜过程中室内采暖突然中断的问题。
（2）非热力除霜系统
所谓的非热力除霜，就是使用外部的力量除去霜，这个主要包含外部施加的电场和超声波。外部电场和超声波都可以很好地抑制霜，但是外部电场会带来特定的危险和能量消耗问题。而超声波清除霜会受到面积的限制，不能完全去除基本层的冰，会影响到热泵的加热操作。
四、改善措施
近年来，空气源热泵供暖技术急速发展，其应用领域逐年扩大，对空气源热泵的加热运转性能要求不断提高。通过应用补气增焓和双级压缩系统，可以有效改善暖气性能的衰减；复叠式系统通过扩大温度跨度，让空气源热泵在较低的室外条件下，也能发挥出更好的采暖操作效果，但是成本高；在系统中添加回热器，系统的循环效率能够大幅提高；除霜系统可以更加有效地解决形成霜的问题，热力除霜系统操作简单适用性高，但除霜时间长；非热力除霜系统的除霜效率得到了大幅度优化，但仍处于理论研究阶段。
随着生活水平的提高，人们越来越重视生活环境，对空气源热泵采暖技术的要求也会越来越高。为了提高空气源热泵采暖的运行性能，可以从多个方面实现系统的优化、除霜方法的改善、采用新的工作介质等。（1）空气源热泵通过优化多热源辅助热泵系统、双级压缩和频率转换技术的组合、复叠式技术等传统热泵系统，可以达到更好的加热操作效果。而详细研究热泵系统的理论机制，优化空气源热泵系统的设计，开发新的空气源热泵系统和相关对策，能够使空气源热泵的加热力和COP运行得到进一步改善。（2）解决空气源热泵形成霜问题的主要方法是除霜，全面研究除霜机制，采用新的除霜方法，优化除霜控制等，都能提高空气源热泵的加热性能。（3）不同的制冷剂决定了热泵循环的加热特性和节能特性。在空气源热泵的加热过程中，通过研究冷媒的热物理特性，选择适当的工作介质，开发出新的绿色有效的模型，能够促进空气源热泵供暖技术的开发。
五、结束语
空气源热泵采暖系统的设计对实际运转效果和节能有很大影响。因此，应根据我国各个地区的气候特性，从空气源热泵采暖项目的生命周期成本开始，研究最佳的经济平衡点温度计算方法，为我国各个地区的空气源热泵采暖项目提供设计指导和基础，在确保系统运转效果的同时，改善系统的经济性和节能性。
