彭 斌1，王永強1，吳武通，程俊超

（1.蘭州理工大學機電工程學院，甘肅蘭州 730050；2.浙江迦南科技股份有限公司，浙江溫州 325000）

1 引言

我國工業(yè)的能源利用率低于世界的平均水平，工業(yè)生產(chǎn)中的高溫余熱用于發(fā)電，以廢氣和廢水等形式存在的低品味余熱較多[1]，但回收效率低，這是造成我國能源利用率低的主要原因，同時也反映出我國回收低品位余熱的潛力較大。隨著全球經(jīng)濟的快速發(fā)展，導(dǎo)致能源問題和環(huán)境問題日益嚴重，以及國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、節(jié)能減排和綠色理念的日漸推廣，使得人們更加傾向于回收利用低品位余熱[2]。針對我國能源方面所面臨的能源利用率低及其所帶來的經(jīng)濟性差和環(huán)境污染嚴重等，應(yīng)將節(jié)能減排、提高能源利用率置于優(yōu)先發(fā)展的戰(zhàn)略位置，有效的解決我國能源問題面臨的現(xiàn)狀。熱泵技術(shù)因安全環(huán)保、高效無污染等特點可以回收低溫余熱并且可以減少化石燃料燃燒，以前的低溫余熱回收主要利用有機朗肯循環(huán)（Organic Rankine Cycle）技術(shù)[3]，熱泵技術(shù)回收低溫余熱是在近幾年發(fā)展起來的。熱泵最早出現(xiàn)歐洲，而我國在熱泵行業(yè)的研究最早在天津大學，在最近20年的研究中，家用熱泵的節(jié)能研究可以滿足部分地區(qū)的供暖需求，但熱泵在回收低溫工業(yè)余熱方面的研究很少，已有研究表明，將熱泵技術(shù)用于回收低溫工業(yè)余熱，可減少溫室氣體的釋放，有利于保護環(huán)境[1]。近年來，由于政府紅利政策和煤改電工程的出現(xiàn)，使得空氣源熱泵迎來了突破式的發(fā)展。

2008年12月17日，歐盟議會決定，將空氣能認為是可再生能源，因熱泵技術(shù)可以高效的利用空氣能。在日本該技術(shù)已是可再生能源范疇，且政府的支持和補助對熱泵的發(fā)展推動很大。2015年，任建部發(fā)布了《空氣能納入可再生能源范疇的指導(dǎo)手冊》 提議將空氣能熱水器能納入可再生能源范疇，我國部分地區(qū)以將其歸入可再生能源范疇?？諝庠礋岜玫闹饕獎恿κ强稍偕茉纯諝猓鵁岜眉夹g(shù)被認為是最有效的利用可再生低溫熱的一種方式[4]。

隨著我國人民居住條件的改善，對生活熱水的需求量迅速上升，以及節(jié)能、環(huán)保意識的增強，促進了空氣源熱泵熱水器的發(fā)展，同時空氣源在干燥及供暖和制冷方面的研究也在增多。本文針對空氣源熱泵在低溫工況下制熱量的下降研究做了綜述，對不同的除霜方法做了比較，分析了其優(yōu)缺點，并對空氣源熱泵在我國的應(yīng)用前景做了展望。

2 工作原理及優(yōu)點

2.1 工作原理

空氣源熱泵技術(shù)是一種節(jié)能、環(huán)保的技術(shù)，其原理是逆卡諾循環(huán)?？諝庠礋岜孟到y(tǒng)在空氣中獲取低溫熱源，經(jīng)系統(tǒng)高效轉(zhuǎn)化后成為高溫熱源，用來取暖或供應(yīng)熱水及干燥藥品，系統(tǒng)在供暖或供應(yīng)熱水及干燥的原理相同，只是在冷凝器末端的換熱連接方式不同?？諝庠礋岜脽崴鞴ぷ鲿r，蒸發(fā)器從空氣中吸收大量低溫熱源來蒸發(fā)傳熱工質(zhì)，蒸發(fā)后的低溫低壓傳熱工質(zhì)蒸氣經(jīng)壓縮機壓縮后變?yōu)楦邷馗邏旱臍怏w，高溫高壓的氣體通過冷凝器上端內(nèi)管冷凝換熱，換熱后的冷凝液從冷凝器內(nèi)管下端流出，而冷卻水從下端進入套管冷凝器管間空腔，經(jīng)逆流換熱后從冷凝器上端流出進入保溫水箱，溫度升高的冷卻水可以用于生活用水等，冷凝后的傳熱工質(zhì)通過膨脹閥回到蒸發(fā)器中，再被蒸發(fā)，如此的往復(fù)循環(huán)下去。

2.2 空氣源熱泵的理論循環(huán)

空氣源熱泵系統(tǒng)在運行時有各種不可避免的損失，而卡諾循環(huán)是理想的循環(huán)過程，實際的循環(huán)與理想循環(huán)有一定的差距。在熱泵系統(tǒng)的循環(huán)計算和分析中，對實際的循環(huán)作適當?shù)暮喕?、假設(shè)，將會使實際的循環(huán)處理起來比較方便，也能表示實際循環(huán)的理論特征。

在空氣源熱泵系統(tǒng)中的假設(shè)如下：

（1）基于某一特定的循環(huán)工質(zhì)，工質(zhì)在壓縮機中進行等熵過程；

圖1 空氣源熱泵熱水器原理圖

圖2 基本理論壓焓圖

圖3 基本理論溫熵圖

（2）在冷凝器中進行等壓等溫冷凝；

（3）在節(jié)流閥中進行絕熱節(jié)流，等焓不變；

（4）從節(jié)流閥出來進入蒸發(fā)器中進行等壓等溫的蒸發(fā)，來完成一次理論循環(huán)。

所謂基本理論循環(huán)是指制冷劑工質(zhì)在蒸發(fā)器出口為飽和氣體，在冷凝器出口為過冷液體的循環(huán)，基本理論循環(huán)在壓焓圖和溫熵圖上的表示如下。

其中，1-2過程為工質(zhì)在壓縮機中的等熵壓縮，2-2′-3過程為冷凝過程，3-4過程為節(jié)流過程，圖中用虛線畫出，4-1過程為蒸發(fā)器吸收空氣中的低溫熱源而進行的等溫等壓吸熱，機組完成過程1-2-2′-3-4-1來循環(huán)運行。

2.3 空氣源熱泵的優(yōu)點

（1）節(jié)能省錢：節(jié)能效果好使得投資回報期短，與燃氣、電熱水器相比，全年費用最低。

（2）環(huán)保安全[5]：無污染物排出，對人體無害，具有良好的環(huán)保、社會效益。沒有電熱水器加熱元件與水直接接觸的漏電危險，沒有燃氣熱水器的漏氣、中毒危險[6]。

（3）緩解用電高峰：多組機組安裝建立中央熱水系統(tǒng)，可在晚上工作產(chǎn)生熱水供白天用電高峰使用，起到緩解用電高峰的作用。

（4）裝方便，使用壽命長：占地面積小、安裝方便，對大中城市的高層建筑是個很好的選擇；使用壽命長達10年以上，不受夜晚、陰天的影響，設(shè)備自動、穩(wěn)定運行。

3 低溫環(huán)境下熱泵的研究

空氣源熱泵由于高效節(jié)能、綠色環(huán)保而受到廣泛的關(guān)注。而環(huán)境溫度對空氣源熱泵的性能有很大的影響，在環(huán)境溫度正常時系統(tǒng)運行可靠，但低溫環(huán)境下系統(tǒng)的可靠性和制熱量下降嚴重[7]。低溫環(huán)境下，會使系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度降低，壓縮比增大進而引起排氣溫度較高，使壓縮機超負荷工作，致使壓縮機頻繁啟停，嚴重時甚至損壞壓縮機。此外，壓縮機吸氣比體積增大，輸氣系數(shù)減小；蒸發(fā)器表面容易結(jié)霜導(dǎo)致?lián)Q熱器傳熱效果大大減弱，機組制熱量減少，性能下降[8]。這使得空氣源熱泵的推廣使用受到了一定的阻力，因此，怎樣將其優(yōu)勢在低溫環(huán)境中發(fā)揮出來成為學者們研究的重點。通過學者們的不斷努力，空氣源熱泵在低溫環(huán)境下的制熱量和穩(wěn)定性等性能可以通過提高蒸發(fā)側(cè)的除霜和延緩結(jié)霜技術(shù)的有效途徑得到緩解和改善[9]。

3.1 噴氣增焓

補氣增焓系統(tǒng)是采用兩級節(jié)流中間噴氣技術(shù)，采用閃蒸器進行氣液分離，實現(xiàn)增焓效果。它通過中低壓時邊壓縮邊噴氣混合冷卻，然后高壓時正常壓縮，提高壓縮機排氣量，達到低溫環(huán)境下提升制熱能力的目的。

陳曉寧[10]等在寒冷地區(qū)沈陽對噴氣增焓熱泵機組的運行特性做了測試，結(jié)果顯示系統(tǒng)的制熱季節(jié)能效比可達2.51，供熱穩(wěn)定，而當供水高于10 ℃時，水泵再次運行，使得回水溫度低于正常值，對機組的性能要求較高。張東[11]在蘭州地區(qū)實測了噴氣增焓空氣源熱泵系統(tǒng)在不同溫度的性能，結(jié)果表明；該系統(tǒng)可以很好地改善系統(tǒng)的性能，在環(huán)境溫度為-11.2℃，系統(tǒng)的COP能達到2.0。Bach.C.K[12]介紹了一種可實現(xiàn)兩級注氣、閃蒸旁通和單機壓縮三種模式可切換的熱泵裝置。Cao[13]等將經(jīng)濟器噴注系統(tǒng)和混合制冷劑用于熱泵熱水器中，機組的能效比和熱容量均有所增加，但壓縮機排氣溫度明顯降低。Wang[14]等建立了噴氣增焓空氣源熱泵的模型，比較了中間換熱器噴氣和閃蒸器注氣時熱泵的性能，發(fā)現(xiàn)前者注氣時熱泵系統(tǒng)的性能較好。胡文舉[15]對待閃光器的補氣增焓空氣源熱泵系統(tǒng)進行了數(shù)值模擬研究，結(jié)果表明：存在最佳的一級壓力比，使系統(tǒng)的性能趨于穩(wěn)定壓縮機的排氣溫度降低。費繼友[16]對低溫環(huán)境下吸氣噴液熱泵系統(tǒng)做了研究，發(fā)現(xiàn)壓縮機的排氣溫度可有效地降低，但吸氣噴液降低了系統(tǒng)的制熱量和能效比，造成熱泵機組功耗上升，對高壓縮比沒有改善。

3.2 雙級壓縮熱泵

雙級壓縮熱泵系統(tǒng)是通過中間壓力補氣方式來提高系統(tǒng)低溫下的性能，降低了高壓級壓縮機吸氣溫度，改善了高壓級壓縮機的冷卻效果，有效的提高熱泵系統(tǒng)在低溫工況下的制熱性能，減小了壓比，降低了壓縮機的排氣溫度，提高了系統(tǒng)的經(jīng)濟性和可靠性。

Xu[17]等對活塞式雙級壓縮熱泵系統(tǒng)進行了研究，系統(tǒng)的性能有較大的提高。Kwon[18]等利用余熱作為熱源，對兩級壓縮熱泵系統(tǒng)在區(qū)域供熱方面做了研究，發(fā)現(xiàn)余熱溫度從10℃增加到30 ℃，熱泵系統(tǒng)的COP增加了22.6%。尹應(yīng)德[19]設(shè)計了帶中間經(jīng)濟器的準二級壓縮熱泵系統(tǒng)，研究結(jié)果表明：在環(huán)境溫度從20℃逐漸減少到-15℃過程中，系統(tǒng)的制熱量和COP均下降，但在-15℃時COP為1.8，較電設(shè)備仍節(jié)能。田長青[20]提出將雙級變頻壓縮技術(shù)用到空氣源熱泵系統(tǒng)中，通過試驗發(fā)現(xiàn)，在室外-18℃時系統(tǒng)的制熱系數(shù)大于2，可滿足供暖要求。金旭[21]在不同工況下對雙級壓縮熱泵系統(tǒng)深入研究，在-20 ℃時系統(tǒng)COP和制熱量分別為2.1和4.65 kW，具有較好的低溫性能。

很多學者發(fā)現(xiàn)噴氣增焓渦旋壓縮機技術(shù)在低溫熱泵中有成功的應(yīng)用[12，22-23]，在單級壓縮系統(tǒng)中低溫適應(yīng)性有一定緩解，仍存在壓縮比大和排氣溫度過高及系統(tǒng)啟動的可靠性等問題沒有明顯的改善；而雙級壓縮系統(tǒng)對空氣源熱泵在低溫的運行有一定的改善，也出現(xiàn)變頻壓縮低高壓級的合理輸氣量比、最佳中間壓力的變化等問題，因此，對空氣源熱泵的補氣增焓和雙級壓縮的研究還需要繼續(xù)。

3.3 新工質(zhì)替代

制冷劑的選取要對人類生存環(huán)境沒有破壞并節(jié)約能源，學者們對新型制冷劑和R22做了對比研究，分析了新型制冷劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)含HCFCS制冷劑的前景，并比較了各種制冷劑對空氣源熱泵系統(tǒng)性能的影響。

翁文兵[24]等對R417a和R13a及R22用在空氣源熱泵熱水器中，從理論和試驗分析的角度出發(fā)，綜合考慮系統(tǒng)的制熱量、功耗、排氣溫度、冷凝壓力及安全性等指標，得出R417a代替R22時系統(tǒng)的性能和環(huán)保效果更好。Neksa.p[25]對CO2熱泵熱水器的性能研究，該系統(tǒng)在蒸發(fā)溫度為0 ℃時，將9 ℃的水加熱到60 ℃，系統(tǒng)COP為4.3且在能耗方面比燃氣、電熱水器更少。Ju[26]和Fan[27]等為了研究R744和R290混合后代替R22的性能，通過理論模擬與試驗驗證，R744和R290在按12%和88%混合時，得到的最佳COP為4.73，相比于R22單獨使用時COP提升11%且排氣溫度約下降28 K，有利于提高熱泵效率和壓縮機壽命。Wang[28]等比較了R134a、R407c和R22三種制冷劑在無霜空氣源熱泵中的性能，在環(huán)境溫度和濕度分別為-10 ℃和85%時，R134a的平均COP較R22和R407c分別大3.3%和8.6%，在環(huán)境溫度和濕度為0 ℃和85%時，R134a的排氣壓力比R22和R407c降低29%和32%。藕俊彥[29]在不同工況下對噴氣增焓熱泵系統(tǒng)的試驗研究發(fā)現(xiàn)，在室外溫度較低時，R410A更適合代替R22。Ali[30]等研究了電加熱設(shè)備的空氣源熱泵在寒冷地區(qū)的性能，將R32和CO2按8∶2混合后，用數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)相對于R410A，系統(tǒng)季節(jié)性節(jié)能達12%，改變混合量后節(jié)能效果可提升至23%，也可降低GWP16%，證明了混合制冷劑在空氣源熱泵應(yīng)用中的優(yōu)越性。

3.4 除霜方法

霜層的形成和露的形成原理類似，都是空氣遇到冷表面時，冷表面附近空氣的飽和蒸汽分壓降低，相對濕度增加，導(dǎo)致水分從空氣中析出而形成；對于空氣源熱泵，當室外換熱器表面溫度低于周圍空氣露點溫度，而高于水的三相溫度時，空氣中的水蒸氣會在其表面發(fā)生液態(tài)凝結(jié)并附在上面，這樣就形成了霜層[31]。當空氣源熱泵在結(jié)霜工況下運行時，換熱器溫差變大，壓縮機排氣溫度升高，機組功耗增加，因此，結(jié)霜會嚴重影響空氣源熱泵的性能。

常見的除霜方法有方法電加熱除霜，熱氣龐通除霜，逆循環(huán)除霜3種[32]，電加熱除霜是在蒸發(fā)器表面或翅片內(nèi)安裝加熱棒來進行除霜，這種除霜方式不僅消耗的電能大、熱量散失到空氣中使得效率低，而且電熱絲存在安全性問題。逆循環(huán)除霜是將四通閥換向，熱泵機組的工作工況發(fā)生轉(zhuǎn)換，由制熱工況轉(zhuǎn)變?yōu)橹评涔r，將蒸發(fā)器表面的霜層除掉，但會造成是室內(nèi)溫度差，浪費能量，除霜不均勻等問題。熱氣旁通是將壓縮機排出的氣體經(jīng)旁通閥流向室外蒸發(fā)器來進行除霜，除霜不干凈，會嚴重影響壓縮機壽命。熱氣旁通除霜的時間較逆循環(huán)除霜法長，是因為后者除霜的熱量來自室內(nèi)換熱器表面余熱和壓縮機做功，而前者的除霜熱量僅來自壓縮機做功，這是由它們的除霜原理決定的，但整個運行周期內(nèi)系統(tǒng)的COP優(yōu)于逆循環(huán)除霜[33]，且壓縮機的吸、排氣壓力波動范圍小[34]。此外，使用這兩種除霜方法時，需要停止室內(nèi)換熱器的工作，在完成除霜后室內(nèi)換熱器表面溫度達到一定值后才能開啟風機供熱，因此會影響室內(nèi)的舒適度。

Vocale P[35]等用數(shù)值分析法研究了空氣溫度和相對濕度對逆循環(huán)除霜的影響，結(jié)果顯示相對濕度對結(jié)霜的影響較大，熱泵在相對濕度超過80%且溫度在0～6 ℃區(qū)域運行時，COP月均減少17%。雖然逆循環(huán)和熱氣旁通法除霜效果不佳，M.Amer[36]等研究表明，熱氣旁通法較逆循環(huán)法系統(tǒng)的供熱量和COP分別提高5.7%和8.5%，在室內(nèi)舒適性的改善和除霜能耗方面稍有優(yōu)勢。張杰[37]等研究發(fā)現(xiàn)，熱氣旁通法較逆循環(huán)法除霜在室內(nèi)舒適度恢復(fù)時間上優(yōu)于25%。為了解決熱氣旁通除霜方法除霜時間長的問題，梁彩華等[38]提出了顯熱除霜法，但該方法對控制系統(tǒng)要求較高；黃東等[39]在四通換向閥和室外換熱器之間增設(shè)一個制冷劑補償器，通過增大制冷劑流量，進而增加除霜模式下壓縮氣體的放熱量，以提高逆循環(huán)的效率和縮短除霜時間。針對低溫工況的空氣源熱泵系統(tǒng)，孫福濤等[40]提出了在兩級壓縮的基礎(chǔ)上增加了兩除霜支路和補熱支路，并在經(jīng)濟器內(nèi)增設(shè)電熱絲，該系統(tǒng)可以保持在低溫工況下（＜-10℃）的制熱量，同時進行有效的除霜。

由于傳統(tǒng)除霜方法存在的除霜時間長，能耗較大等問題，相變蓄熱除霜可以改善這一缺陷；而且還能延緩室外環(huán)境溫度對系統(tǒng)制熱量的影響，平衡系統(tǒng)制熱量與用戶對用熱量的需求，調(diào)節(jié)電力負荷[32]。曲明璐[41]提出了蓄能重疊式空氣源熱泵除霜系統(tǒng)，試驗結(jié)果對比分析，間斷式蓄能除霜比熱氣旁通除霜運行穩(wěn)定，能耗減少85.2%，除霜時間縮短77.6%。馬素霞[42]等人設(shè)計的相變蓄熱蒸發(fā)型空氣源熱泵系統(tǒng)，兼顧制熱和除霜等模式，在不同溫度下測試，該系統(tǒng)-25 ℃和-30 ℃時的COP分別為2.0和1.94，且除霜時間短、能耗少、效果好。張杰[37]等通過試驗比較了相變蓄熱除霜與逆循環(huán)和熱氣旁通除霜，結(jié)果顯示相變蓄熱除霜在除霜耗時和能耗及室內(nèi)舒適度恢復(fù)時間上有明顯的優(yōu)勢。Hu[43]等對空氣源CO2熱泵的除霜做了研究，得到除霜率（35%）較低，原因是除霜的能量主要用于加熱水，且除霜率隨相對濕度的降低和干球溫度的上升而增加。胡文舉[44]等提出了串聯(lián)供熱和連通、非連通供熱3種供熱模式的蓄熱除霜系統(tǒng)，結(jié)果顯示串聯(lián)供熱模式的性能系數(shù)最高，連通模式吸排氣都比串聯(lián)模式高。Dong[45]等研究了蓄熱除霜系統(tǒng)的蓄熱特性，結(jié)果表明并聯(lián)和余熱蓄熱模式的吸排氣壓力均降低，但排氣溫度可達122.5℃，而系統(tǒng)在串聯(lián)蓄熱模式下的壓力和溫度特性穩(wěn)定、蓄熱時間較短，對室內(nèi)舒適度的影響最小。Kim J[46]等將蓄熱器和雙重熱氣旁通除霜相結(jié)合，在相同條件下比較了逆循環(huán)和雙重熱氣除霜，結(jié)果顯示：該方法在除霜時間和效率上比逆循環(huán)除霜提升15%，也解決了雙重熱氣旁通除霜在時間和效率的不足。

采用相變材料蓄熱除霜好時段、節(jié)能，也可以提高低溫下的制熱量，但低溫下機組的運行效率卻沒有明顯改善，而新型無霜空氣源熱泵熱水器，從機組形式上進行改進以解決空氣源熱泵低溫運行和適用性[47]。王志華[48]等提出了一種新型無雙空氣源熱泵熱水器，其原理是利用固體干燥劑的強吸附性使實現(xiàn)無霜運行，利用相變蓄熱裝置對冷凝余熱進行回收作為再生模式下的低溫熱源，對干燥劑進行再生以保證系統(tǒng)的持續(xù)運行；并在工況為0℃和80%時與熱氣旁通法和電加熱除霜相比，系統(tǒng)的COP分別提升7.25%和46.3%。

新型的除霜方法，高壓電場除霜和超聲波除霜，還有熱水除霜。前兩者的除霜原理類似，都是利用外電場抑制霜層的擴大而使其脫落，高壓電場除霜法是利用外加電場破壞霜晶的成長實現(xiàn)除霜，超聲波除霜是依據(jù)共振原理，利用霜晶和超聲波之間的共振效應(yīng)，達到除霜的目的。熱水除霜[49]是通過在室外換熱器上方安裝一個化霜裝置（內(nèi)設(shè)有電加熱棒、水泵、抽水管、電子水位探測計、電子水溫計和電磁）；在制熱模式下利用電加熱棒加熱化霜裝置內(nèi)的水至設(shè)定溫度，除霜時打開電磁閥使裝置內(nèi)的熱水流過室外換熱器表面進行除霜，化霜后的水通過水泵送回化霜裝置內(nèi)進行加熱，該方法進行除霜可以實現(xiàn)熱泵系統(tǒng)的不停機和持續(xù)制。Tudor[50]和Tan[51]分別對高壓電場除霜和超聲波除霜做了實驗研究，結(jié)果顯示，高壓電場除霜比電加熱除霜用時少、節(jié)能明顯；超聲波除霜的效率和能耗情況均比逆循環(huán)除霜理想。以上兩種除霜方法仍在研究中，且都有一定的不足，如高壓電場除霜時電極材料的選擇問題，超聲波除霜對基冰層效果差。

綜上，學者們對低溫時空氣源熱泵做了大量研究，補氣增焓技術(shù)、雙級壓縮系統(tǒng)熱泵系統(tǒng)，機組的制熱量和穩(wěn)定性都有了相應(yīng)的提升；逆循環(huán)除霜，熱氣旁通和蓄熱除霜方式，都是在寒冷地區(qū)對空氣源熱泵系統(tǒng)的推動[8]，且各種方式仍有自己的缺點。如逆循環(huán)除霜的操作簡單[52]，效果良好，但高低壓差削弱了系統(tǒng)可靠性，而新型的除霜方法還在研究中；以上多數(shù)研究在實驗條件下完成，其實際應(yīng)用需要大量的驗證，因此，空氣源熱泵低溫的性能還要進一步研究，在空氣源熱泵結(jié)霜的問題上，亟待解決的是重視結(jié)霜機理的研究和實際結(jié)霜特性，以及將材料學科結(jié)合起來研究解決抑制和緩解結(jié)霜問題[31]。

4 推廣和行業(yè)規(guī)范問題

圖4 熱水融霜的空氣源熱泵系統(tǒng)原理

作為第四代的熱水器的空氣源熱泵，在采暖市場和熱水器市場的起步都比較晚。但是由于'節(jié)能減排'及'煤改電政策'的相繼出臺，對空氣源熱泵技術(shù)有相當大程度的促進作用，并且其本身節(jié)能高效的特點，使其占據(jù)一定的市場份額。然而沒有得到快速的發(fā)展，表明該行業(yè)存在的問題。相比于傳統(tǒng)的熱水器及太陽能熱水器，熱泵行業(yè)起步晚，它的安全性和節(jié)能性還沒有得到廣泛的推廣與認可，這就需要政府相關(guān)政策的支持與補貼，使空氣源熱泵技術(shù)被更多的消費者所了解并認可。

此外，應(yīng)該加強熱泵行業(yè)的標準，給一些不規(guī)范的企業(yè)不留機會，由于該技術(shù)還沒有被廣大消費者認可，不規(guī)范的產(chǎn)品不僅嚴重影響熱泵技術(shù)的推廣，而且使消費者的利益受損。因此，要有嚴格的行業(yè)標準來保證熱泵行業(yè)健康發(fā)展。

5 熱泵熱水器行業(yè)的前景

根據(jù)BSRIA數(shù)據(jù)統(tǒng)計[53]，從2012年2015年，空氣源熱泵數(shù)量從88.4萬臺增長到139.3萬臺，在這期間其增長率有波動，但仍能保持在兩位數(shù)；由于節(jié)能惠民工程和房地產(chǎn)業(yè)的推動熱泵數(shù)量持續(xù)增長。2014年熱泵技術(shù)及應(yīng)用在京召開，熱泵行業(yè)領(lǐng)軍人物分享了成熟的經(jīng)驗[54]。歐洲和日本的發(fā)言人對熱泵技術(shù)和相關(guān)政策作了介紹。金繼宗介紹了在北京地區(qū)低溫熱泵供暖技術(shù)的示范工程，已經(jīng)證明，熱泵技術(shù)可以滿足供暖需求同時節(jié)約了供暖費用；在北方熱泵技術(shù)可替代燃煤鍋爐進入供暖市場，具有大規(guī)模推廣應(yīng)用的潛在前景。2016年，北方多省推出的煤改清潔能源政策，使空氣源熱泵市場又迎來了快速的增長，相比2015年，熱泵整體銷量達到203萬臺，增長率為31.53%。

“煤改電政策”的實行使得空氣源熱泵成了最大的贏家，北京在2016年農(nóng)村地區(qū)“煤改電”工程中，在19.9萬戶中有75.85%選擇了空氣源熱泵；2017年是“煤改電”規(guī)模最大的一年，僅北京一個地方就完成了近35萬戶的工程。同年，山東省在5個市縣和上百個鄉(xiāng)鎮(zhèn)大力推廣了空氣源熱泵，并計劃在2020年時空氣源熱泵占農(nóng)村供暖的70%[55]。根據(jù)BSRIA數(shù)據(jù)統(tǒng)計[53]，2017年中國空氣源熱泵銷量達292萬臺，比去年增長了30.4%。由于政策紅利和煤改電的大力推動，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2017年，作為中國空氣源熱泵行業(yè)先驅(qū)品牌的美的在空氣源熱泵領(lǐng)域銷售規(guī)模突破20億元，成為行業(yè)內(nèi)第一家。BSRIA預(yù)計[53]，2018年空氣源熱泵市場總銷量將達到393萬臺，同比增長25.66%?！侗狈降貐^(qū)冬季清潔取暖規(guī)劃（2017～2021年）》提出，到2019年和2021年，北方地區(qū)清潔取暖率分別達到50%和70%，這將繼續(xù)給空氣源熱泵市場的發(fā)展帶來機遇，從下圖的的柱狀圖可以看出，空氣源熱泵熱水器的市場占有率在逐年的增加，折線圖表示空氣源泵熱泵熱水器的市場增長率，可以看出在近3年內(nèi)的增長率都超過了25%。從2012年目前為止，空氣源熱泵市場在持續(xù)的擴大，可以預(yù)想，在未來的幾年內(nèi)它的廣闊前景。

圖5 空氣能熱泵熱水器年數(shù)量變化圖

目前，我國的供暖需求受很多因素的影響。在冬天，北方地區(qū)一直有供暖需要，供暖過程中的能源損耗和環(huán)境污染等問題，有必要對供暖方式要重新思考；而南方地區(qū)由于氣溫非常適合空氣源熱泵的工作，此外，空氣源熱泵也可用于回收低溫工業(yè)余熱，不僅節(jié)約能源，而且有利于減少化石燃料消耗、保護自然環(huán)境。因此，空氣源熱泵由于其節(jié)能高效、安全環(huán)保等優(yōu)點將會用有廣闊的前景。

6 結(jié)語

空氣源熱泵由于高效節(jié)能、環(huán)保安全等優(yōu)點被廣泛的關(guān)注，而在低溫環(huán)境時，出現(xiàn)的結(jié)霜、壓縮機排氣壓力高等問題對空氣源熱泵的推廣有一定的制約，所以低溫時熱泵的應(yīng)用還需要進一步的研究。我國近幾年來空氣源熱泵供暖的市場潛力巨大，這將對低溫下熱泵的研究起到一定的促經(jīng)作用，工業(yè)余熱領(lǐng)域低品位余熱的回收利用也使得空氣源熱泵市場占有率增加。另外，加強行業(yè)標準和推廣力度，將使空氣源熱泵行業(yè)健康、快速的發(fā)展；對環(huán)境的保護和節(jié)能貢獻力量。