空气源热泵设计应用成就铂金 LEED 别墅酒店
使用清洁环保的可再生能源成为了社会发展的趋势，它能降低工程运行成本，减少环境污染，最大限度地降低建筑能源的消耗。不同的建筑应用对空调系统有 不同的要求，在系统设计前，应充分了解建筑应用特点，并结合气候条件进行合理且安全稳定的空调系统及热水系统设计。在实际工程中，复合系统的设计应用越来 越多，合理的复合系统可保证运行安全、稳定、节能。文中主要介绍位于浙江的一个铂金LEED别墅型酒店所采用的空气源热泵－太阳能复合系统。
建筑概况
该 别墅酒店位于浙江省湖州市德清县莫干山，当地属于亚热带湿润季风气候，海拔388m，夏季气温较低，7～8月平均温度仅为24.1℃。冬季气温最低达到 －7℃，该酒店共有别墅72幢。现取其中一幢典型房型作为案例，该别墅建筑面积为200m2，共2层，地上1层2个卧室，地上2层为餐厅、厨房、客厅、大 露台。每个卧室有一个300L的浴缸，露台上有一个1200L的按摩浴缸。系统设计必须能达到铂金LEED认证要求，生活热水需求量大，而现场没有条件设 置很大的生活水箱，这就对整个系统提出了很大挑战。别墅外景见图1，建筑平面图见图2，3。
图一别墅外景
图2地上1层建筑平面图
图3地上2层建筑平面图
系统配置
图4空调/热水系统原理图
该系统配置包含以下部分：
1）空气源热泵，型号MAH-15-D，直流变频涡旋压缩机，EVI喷气增焓技术。集供暖、制冷、生活热水功能于一体。制热量在5.5～19.5kW之间连续可调，制冷量在4.5～18kW之间连续可调。制冷制热能效均达到欧洲A级能效及中国一级能效标准。
热泵为分体壁挂式，内外机之间用冷媒管连接。内机内置电动三通阀，用于空调系统和生活热水之间的切换。一次泵置于室内机内。
直流变频和EVI喷气增焓技术结合使用，即使在—10℃的情况下，生活储能水箱温度仍能轻松达到50℃。
2） 空调系统耦合水箱，容量40L。直流变频涡旋压缩机具有更宽的输出调节能力，热泵的输出能力随着室内负荷变化实时调整，所以该系统内无需设置缓冲水箱，仅 仅设置一个小容量的耦合水箱。热泵内的水流量不随室内末端开启数量的调整而变化，这样就保证了热泵能在最高效率区间内运行，同时也有利于延长热泵使用寿 命。系统不设置缓冲水箱，空调系统每次启动后，系统迅速将热泵的能量传到室内，无需花费长时间来加热系统内的水。
变频热泵和定频热泵达到设计温度的反应时间对比见图5。
图5反应时间对比图
3）空调系统二次泵；
4）生活储能水箱，容量300L，用于储存制备生活热水的系统水，而不直接储存生活热水。生活热水由强大的内置盘管即时换热制取。生活热水不设电加热，完全由可再生能源制取。
5）太阳能水箱，容量200L，用于生活热水的预加热。
6）循环泵A，用于生活热水盘管和太阳能水箱之间的循环。
7）生活热水微循环泵B，用于循环生活热水。
系统运行
夏季热泵模式为制冷＋生活热水，冬季运行模式为制热＋生活热水，春秋季节仅仅为生活热水模式。热泵始终为生活热水优先模式，在有生活热水需求时，优先制取生活热水。
生活热水由太阳能和热泵共同提供，太阳能作为初级加热，优先使用太阳能水箱的热量，不足时由生活储能水箱补充。
为满足酒店的热水需求，并且保证热水水质及热水量，该系统采用全新设计的生活储能热水箱。储能水箱结构示意图见图6。
图6储能水箱结构示意图
与大多数常用生活热水箱不同，储能水箱并不直接储存生活热水，而是储存由热泵所获取的能量，内置强大的生活热水换热盘管，生活热水按需即时制取，如果同时有多个用水点时，生活热水箱也应该能够提供足够的热水。
热泵优先制取生活热水，生活热水储能水箱温度设定为54℃，当低于48℃时，热泵开启制取生活热水，达到55℃后停止。冬季热泵将生活热水储能水箱温度从48℃加热到54℃，用时仅仅8min，对室内供暖基本没有影响。
定时制生活热水功能：针对酒店用水特点，每日下午4点检查太阳能水箱温度，如果低于45℃，开启循环泵A，用生活热水储能水箱内的热量来加热太阳能水箱到50℃。在此过程中，如果生活热水储能水箱温度下降到低于48℃，热泵开启制取生活热水。
即 时连续制取生活热水：当大量连续使用生活热水时，生活热水储能水箱温度迅速下降到48℃，热泵开启制取生活热水模式。此时热泵全频运行，从储能水箱下部抽 取温度低的水加热后送入储能水箱上部，这样通过水箱内置的强大的换热盘管，能连续不限量提供9L/min流量的不低于45℃的热水。
为保证生活热水即开即用，设置了生活热水微循环水泵，由热泵根据室外环境温度来自动控制微循环泵的运行。
上述所有的温度传感器、水泵均接入到热泵，由功能强大的热泵控制器集中进行控制。
智能控制
热泵配备Greenwire智能控制功能，可远程对整个空调及生活热水系统进行控制及维护，通过加装扩展功能模块，实现灯光、窗帘、多媒体、能耗管理等控制，为酒店节约了大量的管理成本。智能控制系统架构见图7。
图7智能控制系统架构
结语
该系统完全利用可再生能源，整个项目已取得LEED铂金认证，堪称别墅型豪华度假酒店的设计运行典范。该系统投入运行以来，根据热泵进出水监测温度和水箱监 测温度，该系统达到了设计要求，冬季室内温度最高可达到26℃。系统最初能提供200L温度为50℃的生活热水，后续能不限量连续提供不低于45℃的生活 热水，日最高使用热水量达3t，且能耗经济，管理方便。由此可见，空气源热泵—太阳能复合系统用于全年供暖空调和生活热水供应是完全可行的。由于利用可再 生资源，所以使用复合系统具有明显的经济效益。只要通过合理设计，空气源热泵—太阳能复合系统能够满足建筑供暖、空调与热水需求，且能稳定运行。
