一、问题的提出：
在建筑供暖中，地板辐射做为末端方式由于其热舒适性及占用房间有效空间少等优点，在我国发展迅速。尤其是居住建筑，地板辐射供暖的热源通常有集中供热、天然气炉及热泵等，其中空气源热地暖泵又由于它的大气资源唾手可得，节约电力便于分户计量，以及对环境零排放等优点，在节能建筑中发展很快，特别是在寒冷地区（ⅡB），由于年负荷大，更体现了它的价值，但怎样选择它的最大供热量？既定的采暖设计外温对这种采暖方式是否适用？这些问题都涉及初投资和运行费用问题，尤其是对空气源热地暖泵来说还涉及到技术方案问题。
二、供暖的设计：
在寒冷地区（ⅡB），空气源热地暖泵地板辐射供暖适用于国家规范50%以上的节能建筑，它的单位建筑面积的供暖设计负荷一般不超过40W/㎡，实践证明采用低温热水的空气源热地暖泵为热源维持室温在舒适范围内，可以获得60%以上的节电、减排效果。
但是，作为热源的空气源热地暖泵要适应多低的室外温度？这个问题是存在争议的，例如，北京地区，是以国家规范的-7.6℃（城区），还是以历史上冬季常出现的最低外温为依据？这个问题甚至涉及到一级压缩的空气源热地暖泵能不能用的问题，对此，下面逐次进行分析。
三、建筑物的热惰性：
了解建筑物的热惰性，是确定室外计算温度的基础。
在建筑物的采暖期中，室外空气温度是波动的，波动的周期大致是一日24小时，白天温度高，夜间温度低，但是，每日的平均温度从供暖期开始至最冷月逐次降低，又从最冷月逐次升高至供暖期结束。
我们常把外气温在一个周期内的最高或最低值与平均值之差，叫做波幅。
既然，外气温是周期性波动的，那么，怎样选取其值作为计算采暖设计负荷的依据呢？是否取最冷月的最低温，至少是常年出现的最低温呢？例如，以北京为代表的我国北方寒冷地区（ⅡB）的常见低温是13℃～15℃。
显然，答案是否定的。
因为，人们从生活常识知道，当天气骤冷时，房间里的温度并不是立即降低，反之，当天气骤暖时，房间里也不是立即暖和起来，这就是房间围护结构的“热惰性”的表现。“惰性”一词非常形象，它说明了房间里的室温变化跟不上外界空气的变化，并且，变化不了那么大，通常人们能直觉到建筑的围护结构愈厚重，其内的温度变化愈小。例如，地窖、地下室等。上述这些建筑物室内温变化幅度远小于室外的现象也叫热稳定性。
概括地说，上述的建筑热惰性现象是由于构成建筑的墙体、屋顶等（称围护结构）材料，在室外温度高于平均温度时被加热而蓄存起来，而低于平均温度时，又将蓄存的热量释放出来，就是由于它有蓄热性的缘故。也因此，更通俗地说，是由于建筑围护结构的吸热、放热在调剂着、阻挡着外气温的波动对房屋内即刻产生影响。
例如：上世纪北京地区用的370mm厚内外抹灰的砖墙，其内表面一侧的空气波动仅为外表面一侧空气波动值的1/50，如北京地区冬季晴天的三九天，最高气温-2℃，最低-13℃，平均-7.5℃，波动幅度±5.5℃，但由于墙体造成其内侧空气温度的波动大约仅为±0.11℃，所以，该墙体的传热仅考虑室温18℃与-7.5℃的温差，即25.5℃造成的散热量就可以了。当然，外门、外窗和渗入房间的冷空气也都造成热损失。所说“-7.5℃”仅为举例，简化了关于室外计算温度的选取。
四、供暖的室内与室外设计计算温度：
供暖的室内与室外设计温度之差是决定供暖耗热量的基本参数。
2012年发布的“《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》”（GB50736-2012）中规定寒冷地区主要房间的供暖室内设计温度为18～24℃。本文认为，对于末端采用辐射地板时，可遵循《地面辐射供暖技术规定》中，将室温降低2℃，即16～18℃。
而室外计算温度则基于前述的建筑物热稳定性，采用近20年内每年平均日气温中去掉最低的5天（共100天）的值，作为不保证采暖室内温度值，而取仅高于它们的那个日平均气温作为室外设计计算气温，如北京地区为代表的寒冷地区（ⅡB），供暖室外计算温度取为-7.6℃。
五、以空气源热地暖泵为热源的供暖室外计算温度：
空气源热地暖泵作为热源，给人最敏感的印象就是它随外气温的降低供热量要降低，甚至降到它供不出来热。
对于这个问题要进行分析，以美国谷轮柔性蜗旋ZB系列以R22为工质的压缩机为例，该产品样本标定在冷凝温度50℃，相当于与之交换的热媒如空气温度42℃左右时，供冷的蒸发温度不宜低于-10℃～-12℃，相当于与之交换的热媒如空气温度不宜低于-5℃，否则，压缩机过热。
如以这种压缩机供热，则当室外气温低于-5℃，供水温度不宜超过42℃。所以，以空气源热地暖泵为热源，以风机盘管为末端的供热风系统中，由于在任何外气温下，供出热风的温度都应高于人体的温度，所以，这种方案不能用于低于-5℃的室外气温下，否则，要加电补热或改为二级或准二级压缩。但将空气源热地暖泵用于辐射地板供暖，则由于供水温度可以≤35℃，即粗略地说其冷凝温度可以≤40℃，则其蒸发温度可以≤-20℃～-22℃，相当于室外空气温度可以在低到-12℃～-15℃，而使压缩机不至于过热。
但是，虽然压缩机可以工作，当外温下降时，它的制热量还是要下降的，如从室外空气温度-7.6℃，降到-15℃，上述压缩机的供热量要下降多少？下降后还能不能维持室温？我们在下面进行分析。
2013年冬季，清华大学、北京华业阳光新能源有限公司和北京清华索兰环能技术研究所三单位共同实施的“主被动太阳能、空气源热地暖泵地板辐射供暖系统”的新技术示范工程，该示范工程位于北京昌平某职工宿舍，共52㎡，大约50%的节能楼。
于2014年2月8日～11日，由示范点采集的有关数据如下：
以下为2月9日～11日空气源热地暖泵地板辐射供暖的室内外温度数据示意图表。
由以上数据图表可见，2014年2月8日～11日，外气温一直很低，如2月9日，最高外温为-1.5℃（16点），最低为-10℃（8点）；2月10日，最高为-2℃（14点），最低为-13℃（8点），平均-7.5℃，这是一年最冷的两天，热泵由室温控制于2月9日21点（外温-5.4℃左右，室温18℃左右）起动，至2月10日上午8点停止（外温-13℃左右，室温16.93℃左右），该时段，外温下降了7.6℃左右，制热量从3686Wh下降到3311Wh，即下降了375Wh左右，热泵的制热量下降了10%（索兰研究所提供的热泵），而室温仅下降了1.22℃左右，维持了室温下限，需要说明的是：由于计量等需要，热泵间隔一小时左右开启一次，向蓄热水箱供热，在热泵停止时，由另一水泵从蓄水箱取热向地板中水盘管供热。
为什么热泵供热量下降了10%，室温只下降了1℃左右呢？按照室温18℃，外温-7℃不严谨地说，室温应下降更多才对，这就不仅是由于该建筑的外围护结构有一定的蓄热性，更是因为辐射地板的蓄热作用造成的。
六、水盘管辐射供暖地板的蓄热性及对房间热稳定性的贡献：
目前，广泛采用水盘管辐射供暖地板与热风采暖的分体空调比，有其不可忽略的蓄热性，相当于室内存在一个蓄热器，当供热不足时可以自动向室内补热。它的蓄热能力以常用的厚型地板，如图3所示，举例加以说明如下：
图3所示地面装饰层下有5cm的豆石混凝土及水盘管，其下又有保温垫层，垫层下或为下层房间或为土壤，所以，可以视为半无限大壁体，当室温以±1℃波动时，例如：18℃±1℃控制热源启停时，该地板由于其蓄热性，会放出或吸收一定的热量。
该地板的蓄热性推算如下：
①水的蓄热性：以材料虚热系数s表示
W/㎡℃,水的λ、C、γ由手册查出如下：
即30℃的水λ=0.617W/m℃,Cp=4.18kj/kg℃,γ=995.7kg/m³。
将其代入上式可得对以Z=24小时的水的蓄热系数。
S=13.65W/㎡℃
而豆石混凝土的s在z=24小时的情况下=13.8 W/㎡℃，二者相近，所以，可将水盘管与碎石混凝土层都归结为一体，即后者。
②蓄热系数S的定义是当半无限大壁体表面温度波动1℃时，壁体放出的或吸收的热流量，如该厚型地板上表面下降1℃，向上的放热量为13.6Wh/㎡，但同时又减少了向上的对流和辐射放热量约9W/㎡[1]，所以，二者之和约为向上放热4.6Wh/㎡，仍以2月9日至10日数据为例，当外温下降时空气源热地暖泵供热量下降10%，即380Wh，对于52㎡的地板来说，相当于每平米下降了7.3Wh，可是，由于地板的蓄热少下降了，这就是辐射地板的蓄热性对室温稳定性的贡献。
七、结论：
在符合节能要求的民用建筑中，特别是在我国北方寒冷地区（ⅡB），以空气源热地暖泵为热源，辐射地板为末端的供暖方案已受到社会和用户的好评。
针对这种方案，本文讨论了如何选择空气源热地暖泵的额定出力及相应的室外计算温度。
在论述了建筑的热惰性和热稳定性之后，又分析了水盘管的辐射地板的蓄热性对稳定室温的贡献，并从科学测量与工程实践两方面出发，分析了空气源热地暖泵低温水供热的特性，得出了以供暖室外设计计算温度（如北京地区-7.6℃）为依据，选择空气源热地暖泵的供热量，在该地区冬季可以满足设计室温的要求的结论。
参考文献：
[1]在我国北方寒冷地区空气源热地暖泵地板辐射采暖舒适性与适用性分析.李元哲等《暖通空调》2011.5
