随着我国清洁能源改革的推进,空气源热泵在我国寒冷地区的使用愈加普及。其中,空气源热泵户式供暖系统和集中供暖系统是近几年大力推广的系统形式。然而,小型户式空气源热泵供暖系统由于水容量较小在机组除霜时难以保证水温和室温的稳定,且在供暖初末期也易因热量供求不平衡而发生机组频繁启停现象;大型的空气源热泵集中供暖系统合理规模的确定目前还未有前人研究。因此,如何保证不同供热规模的空气源热泵供暖系统运行的可靠性和经济性是本文的研究重点。本文制定了两个判断系统运行可靠性的标准:一是在除霜期间末端不向房间供冷,且除霜后室温和平均水温下降分别不超过1℃和5℃;二是在供暖期初末机组不频繁启停,每次运行和停机的持续时间都不低于15min。首先确定了典型的农村住宅建筑形式,根据节能、非节能和近零能耗建筑的标准确定热工参数,并分别设计了末端为地热盘管、风机盘管和散热器的供暖系统。其次,分别建立了采用三种末端的供暖系统在除霜期间热量传递的数学模型,并进行数值求解,得到满足除霜过程室温和水温下降限制要求的最小水箱容积。接着以5℃作为供暖初末期的典型室外气温,根据此时房间的实际热负荷和机组的实际制热量求出使得供暖初末期机组不频繁启停的最小水箱容积。综合以上两个条件下计算出的蓄热水箱容积取较大值即为最后确定的合理水箱容积。最后,用Python软件编写了水箱的容积的快速计算软件,以便计算在其他不同设计要求下的水箱容积。为了研究空气源热泵集中供暖系统的合理规模,首先本文建立了不同规模的高层和多层小区的物理模型,并且在小区的建筑红线内预留了热源和水泵房用地。根据寒冷地区五个典型城市的气象条件进行了热负荷的计算和供暖系统的设计,接着对供暖系统进行技术经济分析。本文根据工程实际情况将热源用地费用纳入初投资的考虑范围内,当预留的热源用地不足以摆放热泵机组时,多余机组的摆放用地费用将计入初投资。多层建筑当建筑面积为34560m~2时单位建筑面积费用年值最小,在热源用地计费之前波动不大。高层建筑单位建筑面积费用年值在面积15万m~2内变化不大,在建筑面积为40320m~2时取得最小值。因此,针对本文建立的住宅小区模型,多层住宅的合理的供暖规模不大于10万m~2,高层住宅供暖规模不大于15万m~2。