水源热泵技术在供热中央空调中的应用

源热泵技术在供热中央空调中的应用
摘要:针对传统空调系统采暖供热效率较低、消耗能量大的弊端,水源热泵空调技术得到迅速发展和广泛应用。本论文在介绍了水源热泵技术的特点及其应用前景的基础上,给出了水源热泵中央空调系统的设计方案,完成了水源热泵空调系统的整体设计,并对设计中有待研究和探讨的问题进行了分析讨论,对于进一步推广水源热泵空调系统的应用具有一定的借鉴意义。
关键词:水源热泵技术采暖系统空调系统设计
1 水源热泵开发的背景
随着科技进步及国民经济的高速发展,人们对生活品质的要求也越来越高,用来满足人们舒适度要求的空调系统,不仅在工业及商业建筑中得到了广泛应用,近年来在住宅建筑中的应用也越来越普遍。由于建筑能耗中的很大部分是被采暖空调系统所消耗,因此空调系统的广泛应用,使得建筑能耗大幅增加。
在这种背景之下,以节能和环保为主要特征的空调系统——水源热泵空调系统应运而生,该系统以地球水体所储藏的太阳能资源为冷热源,通过输入少量的高品位能源(电能),实现低温位热能向高温位热能的转移。地表土壤和水体不仅收集了47%的太阳辐射能量,而且是一个巨大的动态能量平衡系统。因此,利用地下水源的热泵空调系统属于可再生能源利用技术,另一方面,热泵系统运行效率高,性能
糖果模具系数可达3.0以上。由于系统只需输入少量高品位电能,因此不会产生有害气体,对大气不会造成污染,是真正的环保节能型空调系统。
2 水源热泵中央空调的设计
xv-8512.1 水源热泵空调系统的设计
⑴整体方案设计
本系统是利用地下水循环中的热量作为水源热泵系统的低温热源,循环方案选择水一水热泵系统。
对于本系统来说,由于一般而言夏季工况下蒸发器与冷凝器的负荷略大于冬季工况下的负荷,由此可知夏季工况下选型得到的换热器面积也略大于冬季工况下所需的换热器面积,所以,按照夏季工况进行换热器选型,不仅可以满足冬季工况的要求,还可以使系统在冬季工况运行时有较高的能效比。
在所设计的水源热泵空调系统中,通过四通换向阀改变热泵工质的流向来实现制热与制冷循环的切换。在供暖期,加热后的循环水一部分被直接引至换热器,此时换热器即为热泵系统中的蒸发器,在蒸发器中循环水的热量被热泵工质吸收,降温后排入循环水池。热泵工质吸收热量后蒸发,经过压缩机升温升压,在冷凝器中,将从蒸发器中吸取的热量和压缩机耗功所提升出来的那部分热量排出,放出的热量就传递给空调用水,使其温位提高用于供暖;温位降低则可以用于
导丝男士制冷循环。
⑵系统末端装置分析
就系统末端装置的形式而言,水源热泵空调系统又分为集中的大型水-水式水源热泵机组+风机盘管和分散的水一空气式水源热泵机组形式。根据以上所述水源热泵技术的特点,结合本方案的具体设计情况,确定采用集中的大型水-水热泵机组十风机盘管的形式,原因如下:
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①此种形式的水源热泵系统所采用的设备在国内均有成熟产品,在价格和售后服务方面更易得到保障。
②由于末端水一空气式水源热泵机组带有压缩机,在噪音控制方面较为不利,考虑到噪音的控制,因此采用只有风机而不带压缩机的风机盘管作为末端设备更为有利。
③尤其是在北方,冬季空调计算温度低达-12℃,由于水-空气机组对进风温度有要求(一般不低于5℃,否则低温保护将启动),冬季新风的处理必须使用电加热预热,在地表水充足的情况下不能有效利用免费的地热资源,而该方案能够有效的避免上述问题,更加合理高效的利用热能实现采暖供热的需求。
2.2 水源热泵空调在采暖中的应用及其经济性分析
⑴采暖应用分析
采用水源热泵空调供暖,在设计上首先要进行供暖热量的计算及验证,为设计合适的水源热泵空调功率奠定基础,其次,要选用合适的元件,确保换热、散热、冷凝等工序的顺利进行,第三,要为水源热泵空调系统选择合适的冷源与热源,水热源由应用水作为热泵机组的冷(热)源,采用水作为传热介质,可以极大的提高空调系统的换热量,尤其是在采暖供热方面,可以应用河、湖及海水、地下水、废水等。
实际上,水源热泵空调系统是以一个双管封闭的循环系统,以采暖热泵空调系统为例,循环系统并联联接住宅建筑中每户水源热泵机组,每户设一个水源热泵机组,当冬季需要采暖供热时,冷媒从循环水中取走热量,室内空气流经机组室内侧热交换器后,经风管系统送人主要房间进行空调及采暖。
⑵经济性分析
①直接经济效益:水源热泵调峰供暖能否与传统锅炉供暖相抗衡,主要取决于产生效益的高低。以供、回水温度50℃/35℃、供暖面积5万m2为例,燃煤锅炉的单位供暖成本13.65元/m2,地热水源热泵调峰供暖方案的单位供暖成本15.41元/m2,比锅炉高出13%。从直接经济效益上看,水源热泵调峰供暖会比锅炉调峰供暖的利润低;但若从合理使用能源的角度上分析,锅炉调峰并没有很好地解决地热资源合理利用的问题,而且通过二次燃料的消耗,又或多或少地造成环境问题。而水源热泵系统是
通过从废弃地热水中提取热量,来
扩大供暖面积,地热利用率可提高30%左右。从供热系统本身而言,对环境并未造成危害,既保护了环境,又节约了地热资源。传统的采暖方式采用燃油燃气锅炉,从环保角度上会优于燃煤锅炉,但由于价格相差悬殊,必须要考虑经济性。
②间接经济效益:水源热泵与锅炉供暖相比,所产生间接效益的差别是不容忽视的。在效益分析中,由于锅炉及配套设备所占用土地、运输、出渣、排放烟气及灰尘处理等在计算成本时受多种主、客观因素所限,很难以统一尺度进行衡量,被视为间接效益。与热泵调峰供热相比,燃煤锅炉要留有储煤、存渣场地、运输通道,粗略估算其占地面积相当于一个水源地热站的5倍。如果是燃油锅炉,要有配套的储油罐,除了要占用一部分空间以外,增加了管理上的难度。虽然燃气锅炉清洁、占地面积小,但运行成本之高,目前在供热市场还很难全面推广。
③环境效益分析:采用水源热泵调峰供暖可有效地减少常规燃料需求和灰、渣、二氧化硫及氮氧化物排放量,并相应减少城市运输量,具有明显的环境效益和社会效益。
3 水源热泵技术的特点及应用前景
水源热泵技术在实际应用中,相对于传统的空调采暖技术,具有很多突出的优势,具体表现在:
焊割气⑴是一种可再生的清洁能源利用技术;⑵高效节能;⑶一机多用,

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