空气能空调地暖一体机

2021年3月30日

把夏天的制冷和冬天的采暖合并到一台主机上,用一套水系统把冷热量送到各个房间,这就是「空气能空调地暖一体机」通常所说的两联供。它的吸引力在于主机数量减少、末端可以按房间自由组合;它的技术门槛在于水系统的设计与低温工况下的效率表现。理解这两面,才能判断它是否适合自己的房子。

核心结论速览

  • 原理是热量搬运:空气源热泵通过压缩机做功,把室外空气中的热量搬到室内,能效比通常高于直接电加热,名义工况下常见区间在 2.5 至 4 之间。
  • 低温衰减是客观规律:室外温度越低,可提取的热量越少、压缩比越大,制热能力与能效比同步下降,这是所有空气源热泵共同面临的问题。
  • 水系统是中间环节:冷热量先传给水,再由水送到末端,因此水温可调、末端可组合,这是它区别于直接蒸发式系统的主要特征。
  • 末端配置灵活:冬季可用地暖或风机盘管,夏季可用风机盘管或辐射供冷,不同房间可以采用不同末端。
  • 冬季水温适配地暖:地暖所需水温较低,热泵在较低水温下的运行效率更高,两者在这一点上匹配。
  • 设计门槛在系统:缓冲水箱、水力平衡、防冻与除霜、控制系统,是决定实际效果的环节,而不是主机本身。

一、热泵是怎么把热量搬进来的

电直接加热的原理是电能转化为热能,一份电最多得到一份热。空气源热泵不是转换,而是搬运:它利用制冷剂的相变循环,在室外侧蒸发器上从空气中吸热,经压缩机压缩升温,再在室内侧冷凝器上把热量释放给水或空气。

由于消耗的电能主要用于驱动压缩机搬运热量,而不是直接产生热量,因此输出的热量可以大于消耗的电能。这个比值就是能效比。它的高低取决于室内外温差、出水温度、压缩机与换热器的设计水平。

空气源热泵在不同工况下的能效表现参考
工况常见能效比区间说明
名义工况制热约 2.5 至 4.0标准规定的名义工况下测得,产品资料通常以此标称
低温工况制热约 2.0 至 3.0室外温度降低后制热量与能效比同步衰减,不同机型差异明显
夏季制冷通常在 2.5 以上制冷工况下的能效比,与室外温度、冷凝温度相关

这张表需要配合一个前提来读:能效比是随工况变化的,不是固定值。产品资料上标注的数值通常对应标准规定的名义工况,实际运行中的表现与当地气候、出水温度、房屋热负荷分布有关。因此比较不同机型时,除了看名义工况下的数值,还应关注低温工况下的制热能力与能效,以及机组在部分负荷下的表现——采暖季大部分时段,机组并不是满负荷运行。

业内常说的「一级能效」,对应的是国家标准规定的能效等级划分,不同产品类别适用不同的标准,具体等级判定应以产品能效标识为准。

二、低温工况下的衰减与应对

成都属于夏热冬冷地区,冬季室外供暖计算干球温度约为 2.7 摄氏度,并不算极端。这为空气源热泵提供了相对友好的运行条件:在多数日子里,室外温度处于机组高效区间。

但设计工况的选取不能只看平均温度。设计时要按可能出现的较低温度校核机组的制热能力,确认在该温度下机组输出的热量仍能满足建筑热负荷,而不是按名义工况下的标称能力直接选型。这是两联供方案里最容易被简化的一步。

针对低温工况,行业里常见的技术路径包括喷气增焓(也叫准二级压缩)与变频调节。前者通过中间补气提高压缩机的压缩能力,改善低温下的制热表现;后者让压缩机转速随负荷变化,避免频繁启停。这两项技术在不同机型上的配备情况不同,属于选型时应当核对的参数。

另一项与低温相关的是除霜。机组在低温高湿工况下运行时,室外侧换热器表面会结霜,需要周期性进入除霜模式。除霜期间室内供热会暂时中断或减弱,因此除霜的控制逻辑与除霜间隔直接影响使用感受。部分机型具备智能化霜策略,可以缩短单次除霜时间。

三、水系统带来的末端组合能力

两联供与直接蒸发式系统的主要区别在于中间多了一层水。冷热量先传递给循环水,再由水送到室内末端。这一层水带来两个直接结果。

水温可调。通过混水装置与主机出水温度的设定,可以分别向不同末端提供不同温度的水。这一点在混合末端系统中很关键:地暖需要较低水温,风机盘管需要较低水温供冷,两者对水温的要求与工况都不同。

末端可组合。同一台主机可以同时或分别服务于不同的末端形式,按房间的功能与使用习惯配置。

两联供系统可搭配的末端形式
末端冬季用途夏季用途特点
地面辐射供暖适用,所需水温较低需配合防结露控制,一般住宅较少采用温度分布平缓,热惰性大,升温较慢
风机盘管可用,出水温度需相应提高适用,夏季供冷响应快,可快速调温,运行时有气流与噪音
暖气片可用,但所需水温较高,与热泵高效区间不匹配不适用升温快,占用墙面

表中有一行值得单独说明:暖气片与热泵的匹配度。暖气片需要较高的供水温度才能释放足够的热量,而热泵在较高出水温度下运行时,压缩比增大、能效比下降。两者搭配虽然技术上可行,但会削弱热泵的效率优势。地暖所需水温较低,与热泵的高效区间更接近,这也是南方地区两联供常与地暖搭配的技术原因。

至于夏季的辐射供冷,需要特别注意防结露问题。冷辐射表面温度必须高于室内空气的露点温度,否则表面会结露。规范对此有明确要求:辐射供冷系统供水温度应保证供冷表面温度高于室内空气露点温度 1 至 2 摄氏度,且辐射供冷系统应结合除湿系统或新风系统进行设计。这意味着单靠地面辐射供冷难以独立承担夏季的湿负荷,需要有除湿手段配合。住宅中较常见的做法是夏季使用风机盘管供冷,冬季使用地暖供暖。

四、与燃气方案相比,差异在哪里

在南方分户采暖地区,两联供与「燃气壁挂炉加地暖」是两条常见的路线。两者并不存在普遍意义上的优劣,差别集中在几处。

两类热源方案的比较维度
比较维度空气源热泵两联供燃气壁挂炉加地暖
能源形式以电驱动以燃气为燃料
能效口径能效比,随工况变化热效率,冷凝机型按低位热值可超过 100%
冬季供热受室外温度影响,低温下能力衰减不受室外温度影响
夏季制冷可兼顾,需配置相应末端不涉及,需另设制冷设备
占用空间室内机藏于吊顶,室外机占室外位置主机挂墙或落地,占用室内空间
生活热水通常需另配热水设备两用炉可兼顾
运行费用取决于电价与能效比取决于气价与热效率,受阶梯气价影响
系统复杂度水系统加末端配置,设计门槛较高相对成熟,系统较为标准

其中燃气计价方式这一项在成都地区影响明显。居民用气按年度用气量分档计价,一个采暖季的用气量往往超过第一阶梯的年度额度,意味着采暖用气的大部分并不按最低档计价。成都对采暖用户设有采暖认定的安排,办理后可在采暖季增加一段第二阶梯气量额度,具体口径以燃气公司公示为准。这一制度会改变两类方案之间的费用比较结果,做选择时应当纳入测算。

反过来,电价也有分时计价的安排,具体执行方式与当地政策相关。如果把用电时段安排在电价较低的时段,两联供的运行费用测算会相应变化。因此,做两类方案的比较时,用当地实际的能源价格与自家预估的使用模式来测算,比套用通用比例更可靠。

五、决定实际效果的系统环节

两联供的效果更多取决于系统设计,而不是主机本身。以下几个环节是设计中的关键。

缓冲水箱。水系统的总水量若偏小,主机在部分负荷运行时容易频繁启停。设置缓冲水箱可以增加系统水容量,让主机在更稳定的工况下运行,同时改善除霜过程对室内温度的影响。

水力平衡。多末端系统由多个并联回路组成,各回路阻力不同。若缺少流量调节手段,流量会集中在阻力较小的一侧,表现为部分房间不冷或不热。分集水器带流量计、以及必要的平衡阀,是保证分配均匀的基础。

二次系统。当末端较多或管路较长时,采用二次泵系统把主机侧与末端侧分开,可以让两侧在各自的流量与温差下运行,减少相互干扰。这类设计在较大户型中更为常见。

防冻保护。室外机与水系统在冬季停机或断电时存在冻结风险。系统设计中需要包含防冻措施,例如低温保护、循环泵定期启动、必要时添加防冻液。这一点关系到设备安全,不宜简化。

控制策略。主机出水温度、末端温度、运行时段之间需要协调。水温设定偏低有利于提高能效比,但可能导致升温速度不足;设定偏高则效率下降。合理的做法是按室外温度进行水温的自动调节,让系统在效率与响应之间取得平衡。

这些环节都不属于主机的宣传参数,但它们共同决定了系统在真实使用中的表现。四川云晨暖通在空气源热泵项目中,会把缓冲水箱、水力平衡与控制策略作为方案说明的固定内容。

六、什么样的房子更适合

两联供并非适用于所有情形。结合前面几节的分析,适配度较高的情形包括以下几类。

同时有采暖与制冷需求,且希望统一系统。一台主机兼顾两季,减少设备数量与管路重复,是两联供最直接的适用场景。

供暖面积较大、末端数量较多。多个房间需要独立控温的住宅,水系统在末端组合上的灵活性更有价值。

对气流与噪音较敏感的使用场景。冬季用地暖供暖,室内气流速度低、无明显吹风感;夏季用风机盘管供冷,出风温度相对温和,体感与直接蒸发式系统不同。

室外机安装位置有足够空间与散热条件。空气源热泵的室外机需要足够的进风与排风空间,位置选择不当会显著影响换热效率。安装位置既要有空间,也要避开油烟排放口等影响换热的环境。

相反的情形也需要说明:如果房子只需要冬季采暖、夏季不需要集中制冷,或者室外机安装位置受限制、通风条件差,那么单一功能的燃气壁挂炉加地暖方案在系统复杂度上更有优势。判断的关键在于自己的实际需求与安装条件,而不是技术本身的新旧。

常见问题

空气能一体机冬天在成都能用吗?

成都属于夏热冬冷地区,冬季室外供暖计算干球温度约为 2.7 摄氏度,相对于北方严寒地区,对空气源热泵的运行条件更为友好。关键在设计时的校核方式:不能直接采用名义工况下的标称制热能力,而要按可能出现的较低温度核算机组的实际制热能力,确认仍能满足建筑热负荷。只要这一步做扎实,成都是空气源热泵的适用区域。

能效比越高就越省电吗?

能效比是随工况变化的,不是固定值。产品资料上标注的数值通常对应标准规定的名义工况,实际运行中的表现与室外温度、出水温度、房屋热负荷分布有关。采暖季大部分时段机组处于部分负荷运行,因此除了看名义工况下的数值,还应关注低温工况下的制热能力与能效,以及机组在部分负荷下的调节能力。单纯比较标称能效比,可能得出与实际情况不符的结论。

两联供的初装投入一般比燃气方案高吗?

通常是这样。两联供需要配置水系统、缓冲水箱、室内末端与相应的控制系统,系统复杂度高于燃气壁挂炉加地暖。不过比较不应止于初装投入:两联供可兼顾夏季制冷,燃气方案则需要另设制冷设备,把这部分一并计入后,差距会缩小。此外运行费用取决于当地电价与气价、以及实际使用模式,需要按当地能源价格测算。本文不给出具体金额,建议用实际能源价格与自家使用习惯做测算。

地面辐射供冷可以直接用吗?

需要谨慎处理。规范要求辐射供冷系统供水温度应保证供冷表面温度高于室内空气露点温度 1 至 2 摄氏度,且辐射供冷系统应结合除湿系统或新风系统进行设计。原因是辐射供冷只能除去室内的显热负荷,无法除去潜热负荷,冷表面若低于露点温度就会结露。住宅中较常见的做法是夏季采用风机盘管供冷,冬季采用地暖供暖,以避免这一问题。

运行时的噪音大吗?

噪音来源主要有两处:室外机的压缩机与风扇,以及室内末端(风机盘管)的风机。室外机的噪音与安装位置、减振措施有关,安装在靠近卧室窗口的位置时应做减振与隔声处理。室内末端的噪音与风速档位有关,卧室夜间宜采用较低风速。冬季使用地暖供暖时,室内没有风机运行,噪音主要来自循环水泵,通常可以忽略。具体噪音水平以产品标称参数为准。

系统需要多久维护一次?

维护内容包括室外机换热器的清洁、水路过滤器的清洗、系统压力与水量检查、以及电气接头的紧固。室外机换热器积灰会直接影响换热效率,需要按使用环境定期清理,靠近道路或有油烟环境的位置频率应更高。水系统方面,过滤器的清洗周期与水质相关。具体周期以厂家要求为准,建议在交付时确认维护清单。

资料说明:本文讨论的是空气源热泵两联供系统的技术原理与适用条件,不涉及任何具体品牌、型号推荐与价格。文中成都的室外供暖计算干球温度,依据现行国家标准中关于室外空气计算参数的规定;辐射供冷的露点控制要求与「应结合除湿系统或新风系统进行设计」的规定,依据《辐射供暖供冷技术规程》JGJ 142-2012 的相关条文;热泵能效比区间的表述,为不同工况下能效表现的常见范围内,不代表任何具体产品的标称值;设计热负荷的计算依据现行国家标准中关于供暖设计的规定。燃气阶梯计价与采暖认定的口径以燃气公司公示为准,电价政策以当地主管部门公布为准。任何具体方案都需要在现场勘测、完成热负荷计算并确认安装条件之后才能确定,四川云晨暖通的项目均按此流程执行。

四川云晨暖通

深耕成都暖通行业,东芝中央空调授权经销与安装服务商,同时提供菲斯曼地暖、霍尼韦尔新风、滨特尔净水等整体解决方案。联系电话 185 8336 4296。