“小马拉大车”“大马拉小车”，热泵选型错了后患无穷

根据《北方地区冬季清洁取暖规划（2017-2021年）》的文件要求：到2019年，北方地区清洁取暖率达到50%，到2021年，北方地区清洁取暖率达到70%。其中电供暖（含热泵）面积达到15亿平方米，热泵供暖5亿平方米。因此，空气源热泵行业正在狂飙猛进，快速增长。利好的同时，也有隐患。比如由于技术的普及不够，经验的积累不足，导致行业人才严重缺乏。

在实际项目中，热泵的选型经常出现“小马拉大车”“大马拉小车”的问题，在系统末端上也出现不匹配等问题，导致热泵的使用效果不能尽如人意。机组配比大了，成本上去了，利润就减少了；机组配比小了，成本是较少了，但用户投诉也就多了。那么，江湖流传的“大马拉小车”和“小马拉大车”，都有哪些危害呢？

小马拉大车：耗电大，舒适度低

南通地区有个别墅，总建筑面积109平，三室两卫两厅一厨。配置了一台某厂家的120的空气源冷暖两联供机组，额定制冷量11.5kW，额定制热量13.5kW，室内制冷采用风机盘管，制热采用地暖管。

按照正常设计，南通地区制冷负荷应在130～150W/㎡，采暖负荷在60～80W/㎡左右。当初经销商在做设计时，思路是满足采暖的需要，制冷采用0.8的同开率。通过计算，这台机器的采暖负荷可以满足，制冷可以满足0.8的同开率的要求。但有个问题是，经销商是这种设计思路，没有很好的与业主沟通，了解业主的诉求，业主对所谓的制冷0.8的同开率也不知情。

安装完已近秋末，在系统调试时，业主要求设备全开，所有房间都打开同时调试。在采暖模式下，地板温度达到28℃以上，可以满足设计和业主的要求，实际整个冬天运行也很好。但制冷房间温度无法降下来，机组连续工作24小时，耗电量巨大，出风温度始终在22℃左右，房间温度降不下来，达不到《GB50736-2012民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》要求房间温度16～22℃的标准，或国家倡导的26℃节能温度。

经过经销商反反复复的调试，制冷依然无法达到室内全开的房间温度要求，关了两个房间，温度很快就降下来了。但是这种关部分负荷去调试的做法，业主不认可，要求换机。

但由于是高层建筑，更换主机的成本太大，最后通过协商，经销商通过一定的经济补偿，业主同意了制冷时0.8的同开率的要求，但总之，业主心中总有一个“疙瘩”。

这个就是个典型的“小马拉大车”的案例。“小马拉大车”的方案配置，属于设计初的问题，如果出现问题，后续很难改善，除了更换主机，没有其他更好的办法。

有人提出增加一个储能水箱，可以调剂运行时间，还能使用低谷电。储能水箱具有这种调剂功能，但需求的容量要很大，而且要用户不是24小时需要制冷（或制热）时，才能通过闲时储能，忙时用。但从增加的成本和增加的安装位置的综合比较，对于公寓式的户式结构来说，也是一个不合算的方案。

大马拉小车：噪音大，耗电高

那么，“大马拉小车”的方案又如何呢？

还是用案例来说。一个北京密云的一家农户，建面80平方米，采用一台5HP低温空气源热泵采暖机组，系统采用直供一次侧管路设计，室内为铸铁暖气片，机器安装在房顶搭建的平台上，安装后，进行调试，效果很好，房间温度达到22℃以上，业主很满意。

但运行一段时间后，业主打电话来，投诉：机器老是“轰”的一声响，吓人，担心机器要爆炸了，白天还好，晚上吵得老人睡不安稳，并且电费受不了，平均一天要50来度电，耗电量太高了，当时北京还没有煤改电的电费补贴。

经销商上门解决，经过一段时间观察，发现机组基本上停3分种，运行3分钟，机组停机，系统内制冷剂的高低压差平衡时，发出的“轰”声比较明显。通过对耗电量的分析，造成用电量高的问题是由于5HP机组配置80平方的建筑，机组的余量过大，使得机器频繁启停，能量的无谓损耗大。

针对这个现象，经销商把原系统做了更改，直供一次侧系统改成二次侧带缓冲水箱的系统，机组侧的水泵流量加大。经过调试和一段时间的运行，业主反馈，机器的“轰”声小很多，基本上听不到了，每天的耗电量也减小了很多，大概30度电不到。

这种二次侧系统，增加缓冲水箱的好处是：机器侧的水泵流量可以根据机器的全热量配置，并且流量还可以根据需要适当加大，机器侧的进回水温差也就大为减小，机器运行更加平稳，压差平衡时的声音相对减小了。

缓冲水箱起到储能的作用，机器多余的制热量储存在水箱中，水箱根据使用侧需求自动调节输出的热量，机器停机时间大大延长了，能耗自然减少了。

通过以上两个案例分析，系统配置尽量不要采用“小马拉大车”的设计，一个造成用户使用的不舒坦，同时带来一些可能存在的纠纷。

在建筑负荷不是能很清楚计算或不确定能采用负荷最佳配置热泵主机的情况下，尽量采用“就大不就小”的原则，也就是采用“大马拉小车”的方案会更好，这种“大马拉小车”方案的最佳搭配就是采用二次侧，带缓冲水箱，如果安装位置无法满足缓冲水箱的安装，也可以采用加粗供回水管径的做法，也能起到能量存储的作用。

注意末端、水泵、管道是否配套

也有很多工程，不管是新建建筑还是旧房供暖改造，如果主机选的合适了，是不是就保证系统一定热的起来了吗？结果是不一定的！问题在哪呢？我们还要注意系统的末端、水泵、管道等是否配套，要不要改造。

在煤改电的工程中，锅炉带暖气是最多的，锅炉的水温很多，常见进回水温度是95℃/70℃、80℃/60℃，温差一般在20℃左右，而空气源热泵的温差一般是5℃左右。那么问题来了：温差不一样！

根据流量公式（流量=热负荷/供回水温差），当热负荷不变时，流量和温差是成反比的。原来的温差20℃，现在是5℃了，温差减少为原来的1/4，那么流量肯定要增加4倍才行。怎么办？流量要增大4倍，那么水泵就要增大4倍，或者换成大两号的粗管子，减少管道阻力。

还有一个问题就是末端，暖气片在不同水温的情况下，散热能力是不同的。我们以铸铁四柱760暖气片为例，当负荷为1200W时，在供回水温度95℃/70℃的时候，需要10片，每片的散热量是120W，在45℃/40℃时，同样的负荷下，需要36片，是95℃/70℃的3.6倍，每片的散热量是33W。也就是说，我们必须对暖气片的数量进行核算。

表：负荷为1200W时，铸铁四柱760暖气片不同水温下所需片数

 注：该表数据仅适用于铸铁760暖气片

在上表中，我们还看到有个品片比系数，是不是乘以片比系数就可以了？这样是错误的，因为原来的暖气片有可能放的比较多，比如本来5片就够了，结果放了10片，在这样的情况下直接乘以片比系数肯定是不行的。我们可以用基本负荷量的计算方法去算一下，即基本耗热量=传热系数×面积×温差。或许有人说这样太难了，那可以花钱让设计院给算一下。

讲这些内容，只是让大家有这个概念，做项目，不光是热源，包括末端、管道、水泵，这些一定要综合考虑。如果只是注意了热源，结果不热，要想收回工程款是很难的。

版权：前两个章节作者为唐智钧。上海海立睿能环境技术有限公司工程技术部总监，近20年制冷热泵行业工作经验，资深制冷热泵工程师，熟练制冷热泵的系统和结构设计，对空气能采暖系统具有相当的设计水平。第三章节作者为安建新，知名暖通专栏作者，资深暖通设计师。图片分别由澳克莱、清华同方、博浪、海尔提供，特此致谢。