運(yùn)用空氣能做冷熱源的空調(diào)機(jī)組均屬于空氣能空調(diào)機(jī)組。伴隨著夏熱冬冷地域冬天采暖需求量的提出，要求南方地區(qū)的空氣能空調(diào)機(jī)組不僅具有夏天制冷功能，而且要在冬天能提供較好的采暖功能，從而使空氣熱泵的全年使用時(shí)間大大增加，運(yùn)行工況也更為復(fù)雜。在這種背景下，空氣能空調(diào)機(jī)組的設(shè)計(jì)需重新考慮下面幾點(diǎn)要素。

從節(jié)材向節(jié)能變化的系統(tǒng)開發(fā)

表分別基于夏熱冬冷地域上海、南京、武漢的氣候條件，理論計(jì)算了采用R22、R410A制冷劑的普通空氣-空氣熱泵在夏天和冬天的運(yùn)行工況。其中，蒸發(fā)溫度和冷凝溫度的確定為經(jīng)驗(yàn)方式；R410A是非共沸混合制冷劑，壓縮比定義為相應(yīng)溫度下的飽和蒸汽壓力比。從表可以分析得出以下信息：

1)空氣能的夏天實(shí)際運(yùn)行工況優(yōu)于名義工況，冬天實(shí)際運(yùn)行工況比名義工況惡劣。以上海地區(qū)為例，冬天名義室外空氣溫度7℃，而上海最冷月的室外平均溫度為1.5℃，加之上海地區(qū)冬天室外空氣相對(duì)濕度偏大，勢(shì)必導(dǎo)致空氣能熱泵機(jī)組運(yùn)行時(shí)“力不從心”，頻繁除霜，不能作為建筑的高效熱源；

2)室內(nèi)末端換熱溫差偏大，大量?損發(fā)生在室內(nèi)末端，降低末端的換熱溫差有很大潛力；

3)冬天工況要求的壓縮比是夏天工況的150%~200%，因此基于夏天工況設(shè)計(jì)的空氣能熱泵機(jī)組在冬天運(yùn)行時(shí)能效很低。

處理以上難題的方式歸納起來(lái)包括優(yōu)化熱力循環(huán)(多級(jí)壓縮或者復(fù)疊式循環(huán))、提高壓縮機(jī)性能、開發(fā)新型制冷劑等，實(shí)質(zhì)上這類方式都立足于提高空氣能熱泵機(jī)組本身的性能，但空氣能空調(diào)機(jī)組作為一個(gè)整體系統(tǒng)，空氣能熱泵機(jī)組性能和末端性能是相互影響的，假如能夠降低末端的換熱溫差，就能夠在保證室內(nèi)采暖或制冷效果的前提下，降低空氣能熱泵機(jī)組的冷凝溫度或者提高空氣能熱泵機(jī)組的蒸發(fā)溫度，使空氣能熱泵機(jī)組在更有利的工況下運(yùn)行，提高空氣能熱泵機(jī)組的能效。在換熱量一定的情況下，降低換熱溫差最簡(jiǎn)單可行的方式就是增大末端的換熱面積。事實(shí)上，空氣能結(jié)合地板輻射供暖系統(tǒng)也正是這種設(shè)計(jì)思想的體現(xiàn)。以R410A空氣水熱泵系統(tǒng)的理論循環(huán)為例，假定夏天工況下環(huán)境溫度30℃，假如通過(guò)增加末端換熱面積使空氣能熱泵機(jī)組的出水溫度增加至12℃，空氣能熱泵機(jī)組性能系數(shù)(COP)比出水溫度7℃高6%；增加出水溫度至15℃，空氣能熱泵機(jī)組COP比出水溫度7℃高15%；同理，冬天工況下環(huán)境溫度0℃，假如通過(guò)增加末端換熱面積使空氣能熱泵機(jī)組的出水溫度降低至45℃，空氣能熱泵機(jī)組COP比出水溫度60℃高14%；降低出水溫度至35℃，空氣能熱泵機(jī)組COP比出水溫度60℃高24%。

在能源緊缺且機(jī)組使用時(shí)間增加的情況下，通過(guò)增加室內(nèi)末端的耗材，采用小溫差換熱末端提升系統(tǒng)能效，即所謂的“設(shè)計(jì)由節(jié)材向節(jié)能要素轉(zhuǎn)變”，應(yīng)該是空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展方向之一。從熱泵空調(diào)產(chǎn)品設(shè)計(jì)考慮，這實(shí)際上是一個(gè)全生命周期產(chǎn)品設(shè)計(jì)問(wèn)題，即應(yīng)該綜合考慮材料加工的能耗和產(chǎn)品整個(gè)生命周期實(shí)際使用的能耗。