北方（如北京、天津等）一些大中型城市政府出于减少污染，保护环境的目的，相继出台了进行燃煤锅炉改造的政策。地源热泵由于具有一体解决供冷、供暖、洁净、环保节能和运行稳定可靠的优点，运行费用仅与燃煤锅炉相当，远远低于一般燃气、燃油锅炉和溴化锂吸收机组，成为燃煤锅炉替代的一个很好的选择，在旧有锅炉供暖系统改造中受到人们的青睐。表2为几种供热方式的对比。

    在旧有锅炉供暖系统改造计划中，人们非常希望新采用的地源热泵机组能够最好直接取代锅炉，仍利用暖气片热水式循环进行供暖，这样涉及到的采暖改造就仅仅是锅炉房内的改造，旧有的室内暖气片供暖系统不做丝毫改变，这将会大大降低改造工程量和改造费用。

然而这种采用地源热泵直接替代锅炉在实际工程应用中是有以下条件限制的：

• 旧有的暖气系统的供/回水温度一般是90/75℃ 这要求替代用的高温热泵的出水温度要尽可能与其保持一致或相近，事实上地源热泵的安全出水温度达不到这一点，即使采用高温冷媒R134a ，其安全经济的出水温度也仅在55℃～70 ℃之间，因此需要加大热水流量来补偿传热温差的减小。
• 旧有的暖气系统必须是相对较新的暖气系统，结垢较少才能保证传热效果好。
• 旧有的暖气系统必须是两管制系统，保证各房间供暖一致，避免单管系统尾部暖气片供水温度过低。
• 加大供水量是受到一定限制的，必须保证系统的水力条件在可行的范围内，避免由于水量过大造成的系统水力失调，导致暖气系统噪音和振动增大。

    只有满足以上条件，采用高温水源热泵机组直接替代锅炉进行操作才是可行的，否则室内暖气系统必须加以改造，可以通过加大暖气面积、改为双管制增大供水管路实现。当然，也可以将暖气系统改造为中央空调末端系统，同时解决夏天供冷需要。

   5.2 热泵机组的供水温度问题

    热泵机组的热水供水温度由于受到制冷剂、润滑油和压缩机的工作范围（包括排气温度、排气压力、回气温度和回气压力）的限制，其温度不可能太高。

    高温型的水源热泵机组通常选用R134a作制冷剂，在同样的饱和温度下，R134a比R22有更低的饱和压力，这也就意味着在压缩机和换热器中同样的设计压力，可以确保采用R134a的机组有更高的冷凝温度，可以向更高温度的热水里排放冷凝热，比起采用R22制冷剂的热泵机组，出水温度可以得到一定的提高，但其对应的冷凝温度和蒸发温度还是有限制的。

    R134a 又名四氟乙烷，分子式为C₂H₂F₄ ，分子量102.0，标准沸点-26.2℃，凝固温度-101.1℃， 临界温度101.1℃， 临界压力4.06MPa， ODP=0 ，GWP=1300。同样的冷凝压力20bar，R134a机组的冷凝温度达67.5℃， 而R22机组的冷凝温度只有51.5℃。然而，R134a制冷剂单位容积制冷量比R22约低30% ，也就意味着同样的机组采用R134a，制冷剂制冷量要比采用R22制冷剂的机组制冷量低25～30%，另外，采用R134a作制冷剂，由于R134a与矿物油的互溶性比较差，需要采用聚酯类油作润滑油，才有较好的互溶性，这种润滑油就是通常所说的POE油，然而POE有一个显著的特性：粘性系数随温度的升高显著降低，例如：Mobil

    EAL 22 在40℃ 时粘性系数可达23cSt，当温度达到100℃ 时粘性系数降低到4.7cSt，粘性系数的降低会导致其润滑性能显著降低，也就是说当压缩机的排气温度太高时，润滑油的润滑性能变差，不能保证压缩机的充分润滑。

    各压缩机生产厂家对压缩机的工作范围都有一个限定，规定压缩机的排气温度和排气饱和温度（近似为冷凝温度）如：

    Copeland规定其排气温度最高上限为110℃，排气饱和温度为：涡旋压缩机60 ℃，全封活塞压缩机为60℃，半封活塞压缩机为60℃， 最先进的Dicus压缩机也为60 ℃。

    Bitzer规定其排气温度为：半封活塞和螺杆压缩机的安全排气饱和温度为70℃，采用喷液冷却的压缩机安全排气饱和温度为75℃，即使采用机外油冷却＋喷液冷却的开启式压缩机的安全排气饱和温度为80 ℃，当然，此时经济性效率已经很差了。

    为Carrie和Trane提供压缩机的Carlyle的06D/E压缩机的安全排气温度105℃， 安全的排气温度与排气饱和温度温差为30 ℃，即安全排气饱和温度只不过75℃，专业制造专用压缩机的FrasCold的压缩机在这方面也没有什么突破。

    综观以上著名压缩机厂家的压缩机，安全经济的排气饱和温度最高也就在75℃，就算假定系统设计效率非常高，排气没有压力损失（一般要有1℃的压力损失），最大的冷凝器的冷凝压力也只能达到75 ℃ ，要保持一个经济的冷凝器大小，一般冷凝器中冷却液体（热水）与制冷剂冷凝温度保持约5℃ 的传热温差，所以热水温度最高也就在70℃。

    因此需要更高温度的热水供应，应当采用其他的辅助加热方法，或者只能放弃热泵方案。

   5.3 热泵系统能量的综合利用

    空气源热泵在供冷时，其冷凝过程的热量大多无谓地浪费了。为了充分利用这部分能量，有些厂家采取“废热”回收的办法，可巧妙的将这部分热能加以利用（用做生活热水），其做法就是在高温高压的气态工质进入到冷凝器前，加一套热回收用的热交换装置，用以加热生活用热水，取决于制冷剂排气的过热度，可得温度相当高的热水。

    对于地源热泵，由于其设计的特点，在制冷运行时，也可提供相当的生活用热水，将被浪费的热能回收来制取卫生热水。

  6 小结

    总之，随着能源的日益紧张和热泵技术的发展，地源热泵将以其卓越的工作能效比，得到大家的认可和应用，同时充分利用热泵“废热”，也将是未来热泵发展的趋势。