热泵机组由于其具有节能、环保及冷暖联供等优点,目前在国内广泛应用。本次收集了在全国各类报刊杂志、年会资料集及论文集有关热泵技术及应用这方面的论文共207篇。在此作为一个专题研讨,供在座的各位教员和同学们参考。有关问题综述如下:一、空气源热泵 空气源(风冷)热泵目前的产品主要是家用热泵空调器、商用单元式热泵空调机组和热泵冷热水机组。热泵空调器已占到家用空调器销量的40~50%,年产量为400余万台。热泵冷热水机组自90年代初开始,在夏热冬冷地区得到了广泛应用,据不完全统计,该地区部分城市中央空调冷热源采用热泵冷热水机组的已占到20~30%,而且应用范围继续扩大并有向此移动的趋势。本次收集的空气源热泵方面论文有55篇,主要内容有:
热泵机组由于其具有节能、环保及冷暖联供等优点,目前在国内广泛应用。本次收集了在全国各类报刊杂志、年会资料集及论文集有关热泵技术及应用这方面的论文共207篇。在此作为一个专题研讨,供在座的各位教员和同学们参考。有关问题综述如下:
一、空气源热泵
空气源(风冷)热泵目前的产品主要是家用热泵空调器、商用单元式热泵空调机组和热泵冷热水机组。热泵空调器已占到家用空调器销量的40~50%,年产量为400余万台。热泵冷热水机组自90年代初开始,在夏热冬冷地区得到了广泛应用,据不完全统计,该地区部分城市中央空调冷热源采用热泵冷热水机组的已占到20~30%,而且应用范围继续扩大并有向此移动的趋势。本次收集的空气源热泵方面论文有55篇,主要内容有:
1、关于空气源热泵能耗评价问题
为了评价和比较热泵机组与其它冷暖设备的能耗,大约有30篇论文涉及此问题。介绍了适用于热泵机组能耗分析的理论与软件,根据空调冷负荷、室外干球温度、热泵出水温度等参数,采用温频数法,求解热泵供冷全年能耗。在求解热泵冬季能耗时,除考虑空调热负荷、热泵出水温度、室外干球温度外,还把室外相对湿度(即温湿频数)考虑到热泵供热性能中,软件经工程实例计算,与实际耗能量有较好的吻合,为能耗评价提供了一种方法。
2、风冷热泵机组的选用
目前设计选用风冷热泵冷热水机组,常根据计算得到的冷热负荷,考虑同时使用系数及冷(热)量损耗系数后,按机组铭牌标定值选择机组台数。由于空气源热泵机组的产冷(热)量随室外参数的改变而变化,这种选择方法可能造成机组选得过大,造成浪费;或者选得过小,使供冷(热)量不足,达不到使用要求。为此建议采用空调的逐时冷热负荷和热泵机组的供热供冷能力的逐时变化曲线对照选择,会得到比较满意的结果。
12楼
4、以CO2为工质的热泵系统的研究
由于(H)CHC的逐步禁用,工质替代成为人们越来越关心的问题。在寻找新的制冷剂的同时,许多人将目光又重新投向了C02。在本世纪初期,CO2曾经广泛应用于空调及船舶的制冷系统,直到50年代,在船舶制冷系统中,CO2仍是占统治地位的工质。后来由于氟里昂的出现,CO2逐渐被取代。同氟里昂相比,CO2在常温下的冷凝压力特别高,因而导致装置很笨重。但CO2也有其优点:不燃、无毒、容易获取、与润滑油不反应、对装置无腐蚀作用。而且CO2的比容小,单位容积制冷量比R22大5倍,从而系统制冷剂流量小,装置可以做得比较小。此外由于CO2具有良好的热物理性质,传热性能好,而且其压比及压力损失比较小,所以压缩的效率高。由于这些原因,热泵系统具有较高的效率。
由于压缩后的CO2处于跨临界状态,与一般系统不同,所以在随后的冷却过程中,CO2状态变化也不同。一般系统中,工质在冷凝过程中发生相变,冷凝温度由冷凝压力所决定。而在CO2系统中,在冷却器中,CO2从过临界状态放热,温度降低,处于一种似液体的气体状态,因此冷却器中CO2温度下是由其压力所决定的。在冷却过程中,CO2的温度变化很大,所以当作热泵用时,可把需加热介质的温度提高很多。例如在CO2热泵型热水器中,水可被加热到80℃,而在普通的热泵系统中,热水温度一般只能达到55℃。
西安交通大学制冷教研室朱瑞琪等分析了以为工质的热泵循环及系统的特点,显示了CO2单级压缩跨临界循环系统当做热水器应用时所具有的优点和需要解决的主要问题。
在系统中设置回热器,用以蒸发从低压储液器中流出的液体,使润滑油回到压缩机。在系统中设置一个低压储液器,这样可以保证蒸发器合适的供液量,有较高的平均传热系数,使蒸发器保持良好的工作性能,减小蒸汽出口过热度。而且,它能使系统高压侧的压力保持一个最佳值(高压侧压力对系统敏能的影响很大)。此外,储液器的设置还能使系统在对泄漏也不会太敏感。
综合各种因素,影响压缩机性能的最主要因素是气缸泄漏,所以必须采取有效的密封措施来设法减少泄漏。
回复
13楼
五、热泵技术在我国的运用及发展
热泵在我国起步较早。50年代,天津大学的一些学者已开始从事热泵的研究工作。60年代开始在我国暖通空调中应用热泵。例如,从1963年起原华东建筑设计院与上海冷气机厂就开始研制热泵式空调器;1965年上海冰箱厂研制成我国第一台制热量为3720kw的CKT-3A热泵型窗式空调器。1965年天津大学与天津冷气机厂研制成国内第一台水冷式热泵空调机。1966年又与铁道部四方车辆研究所共同合作进行干线客车的空气-空气式热泵试验。1966年原哈尔滨建筑工程学院与哈尔滨空调机厂研制成功LHR-20恒温恒湿热泵式空调机,首次提出冷凝废热用作恒温恒湿空调机的二次加热的新流程。但是,由于我国能源价格的特殊性,以及一些其他因素的影响,热泵空调在我国的应用与发展始终很缓慢。直至70年代末期,才又为热泵空调的发展与应用提供了机遇。80年代初至90年代末在我国暖通空调领域掀起一股热泵热。热泵空调在我国的应用日益广泛,发展速度很快、主要表现在以下几点。
1、热泵空调的学术交流活动十分活跃
1978年至2001年,中国制冷学会第二专业委员会主办过9届“全国余热制冷与热泵技术学术会议”,今年十月将在杭州举办底10届“全国余热制冷与热泵技术学术会议”。1988年中国科学院广州能源研究所主办了“热泵在我国应用与发展问题专家研讨会”。自90年代起,中国建筑学会暖通空调委员会、中国制冷学会第五专业委员会主办的各届“全国暖通空调制冷学术年会”上专门增设“热泵专题”交流。每届热泵学术会上都广泛地交流了大量的学术论文,这充分反映了我国热泵技术的发展和进步。
2、积极开展热泵空调技术的研究工作
(1)热泵空调技术在我国运用的可行性研究
1986年北京公用事业科学研究所开展了“燃气吸收式热泵供热制冷系统可行性研究“;1988年天津大学热泵研究所开展了京津地区运用热泵兼暖空调节能可行性的研究;1988年中国科学院广州能源研究所开展热泵在我国应用与发展问题的研究;1992年中国建筑科学研究院空调所开展了中、高档旅馆利用热泵技术节约能源的可行性研究;1991年开始,哈尔滨建筑大学开展了在我国应用电动热泵站、吸收式热泵站的可行性研究并进行了闭式环路水环热泵空调系统和太阳能开式环路水源热泵空调系统在我国应用的评价;1996年青岛建筑工程学院开展了青岛东部开发区建设以海水为热源的大型热泵站可行性研究。
(2)空气-空气小型热泵试验装置的研究
国际上公认的房间热平衡试验方法是小型空气-空气热泵性能测试最精确的方法。哈尔滨建筑工程学院于1980年建成国内第一台标定型房间热平衡法试验装置。空调所于1987年建成国内第一台平衡型房间热平衡法试验装置。某空调器检测中心于1986年底建成了由国外全套引进的平衡型房间热平衡法试验台。
建成试验装置后,开展了下述各项工作:
①为国家商检部门标定进口空调器性能,把好质量关;
②为开发空气-空气热泵新产品,对进口热泵空调器进行详细的实验研究;
③标定国产空调器性能;
④我国小型空气-空气热泵除霜问题的研究;
⑤我国小型空气-空气热泵供热季节性能系数的实验研究;
⑥探索提高标定型房间量热计的测试精度的技术措施;
⑦开拓房间热平衡法试验装置用途的研究。
回复
14楼
(3)热泵空调的计算机模拟技术的研究与应用
浙江大学开发了一个风冷热泵全年性气候工作的计算机模拟软件,以此研究了风冷热泵运行特性。同济大学等作了直燃型氨-水GAX吸收式热泵的计算机仿真研究和吸收式热泵计算机模块化仿真设计和优化技术的研究。
(4)国内一些研究单位、高校对土壤源热泵十分感兴趣,作了一些实验研究工作。重庆建筑大学对垂直布置的U型管换热器进行了实验研究哈尔滨建筑大学和青岛建筑工程学院对水平布置的地下盘管换热器进行实验研究和计算机数值模拟。
3、热泵空调新产品、新技术不断涌现,产品不断更新换代
早在60年代我国开发了窗式热泵空调器,80年代初开发了分体式热泵空调器,质量不断提高,现已推出变频控制和模糊控制新技术。近年来,我国又先后开发了整体式风冷热泵式冷热水机组、模块式风冷热泵冷热水机组、水源热泵空调器等。例如,上海实业空调机有限公司研制成RF系列热泵空调机,采用全新的制冷系统,改进了热泵融霜、防冻结等功能;上海富田空调冷冻有限公司、厦门国本公司等经过几年的努力,不断改进产品质量,基本解决了低温启动、融霜等问题。1994年又研制出全电脑控制双螺杆型空气源热泵式冷热水机组,其性能已达到国外同类产品水平。上海台佳机电有限公司的螺杆采用第三代齿形,效率比活塞式压缩机高15%。合众-开利30GQ空气-水热泵机组采用多台06E半封闭压缩机,多回路设计,高效换热管,低噪声风机等,并微电脑控制,使机组始终处于最佳运行工况、该厂在1999年推出30HT新型空气-水热泵机组。
目前,空气源热泵冷热水机组市场空前繁荣,生产厂家已由1995年的十几家发展到现在40多家。产品规格齐全,据不完全统计,国内销售的机组共有45个品牌,其中国产机组约占25%左右,其余为合资产品、台资产品和进口产品。例如,美国特灵、开利、约克、麦克维尔,法国的西亚特,意大利的阿尔西;国产台资产品有上海富田、厦门国本、福州的扬帆等。合资的有上海合众-开利、上海新晃、广东吉荣等。根据国内空气源热泵冷热水机组样本及资料的统计,在额定工况下,空气源热泵冷热水机组的制热性能系数基本大于3,有的高达4以上。
4、热泵在空调工程中的应用日益广泛
早在1980年上海手工业局设计室与上海冷气机厂为上海某商场设计了国内第一套空气-水热泵空调系统,运行效果一直良好。近年来随着国内空调技术的飞速发展,热泵空调系统获得广泛的应用、主要表现在:
(1)自90年代起窗式热泵空调器、分体式热泵空调器有了突飞猛进的发展,开始步入我国百姓家庭。据国家有关信息中心预测统计,房间空调器在北京、上海、广州、深圳四城市居民家庭普及率达 42.8%,其中约有三分之一以上是热泵型的。
(2)热泵应用的重要方向是解决长江流域建筑物中央空调的冷热源问题。我国部分地区的气候特点是夏热冬冷。上海、浙江、江西、湖南、湖北全境,江苏、安徽、四川大部,陕西、河南南部,贵州东部,福建、广东、广西北部,甘肃南部的部分地区均属于夏热冬冷的气候。在这些地区很适宜应用空气源热泵冷热水机组,解决建筑物中央空调冷热源的问题。同时,再考虑到热泵的地球环保效益,使空气源热泵冷热水机组在这些地区的大、中、小城市中获得广泛的应用。目前,空气源热泵冷热水机组的地区应用范围仍有继续向北移动的趋势。例如,1993年在天津沃特文化游乐总汇第一期空调工程的KTV歌舞厅和餐厅雅座的新风系统中,选配了2台SJC-05H型空气源热泵冷热水机组(制冷量15.1kw,制热量17.9kw)。夏季供冷,过渡季节作为热源,为新风机组提供40~50℃热水,使用效果很好。因此,1994年第二期改造工程的客房空调设计又选2台SJC-15H(制冷量45.3kw,制热量53.8kw)作为空调的冷热源装置。1996年,烟台第一百货商场扩建工程中,也选用了空气源热泵冷热水机组作为空调冷热源,全年运行,效果也不错。
(3)近年来,在我国一些大中城市的现代办公楼和大型商场建筑中开始采用闭式环路水源热泵空调系统,以回收建筑物内的余热,效果很好,发展速度很快。
80年代初,我国在一些外商投资的建筑中采用了闭式环路水源热泵空调系统。这些工程显示出闭式环路水源热泵空调系统回收建筑物内余热的特有功能以及节省或减小常规空调系统的冷热源设备和机房,便于分户计费,便于安装、管理等优点。因此,90年代便得到广泛地应用。据统计,1997年国内采用闭式环路水源热泵空调系统的工程共52项;从“天龙”水源热泵空调中国地区一览表(共15项工程)看,不仅上海、北京、天津、广州、深圳等大城市中一些工程采用它,而且如佛山、绍兴等中、小城市也开始采用。据有关文献的预测分析,闭式环路水源热泵空调系统是一种很有前途的节能型空调系统,在我国将会有广阔的应用前景。
节能始终是空调领域中的重要研究课题之一。热泵技术能提高能源利用率,是合理用能的典范。正因为热泵的节能效益,才使热泵在20世纪70年代后,在空调领域中获得广泛地应用与发展。有关文献将这一时期称为热泵发展的第一兴旺期。并预言,由于全球温暖化问题成为世人瞩目的焦点,人们要求减少温室效应。也就是说,空调能源效率再次变得最重要,这不是由于经济问题,而是出于环境原因,我们暧通空调工作者将会经历热泵发展的第二次兴旺期。为此,暖通空调工作者应做好思想准备,加强有关热泵空调方面的研究工作,积极推广应用热泵空调。
回复
15楼
太好拉
谢谢
回复
16楼
我国地下水资源日趋短缺,地下水地源热泵可在条件合适的工程中得到合理应用,土壤换热器地源热泵技术值得推广;混合式地源热泵是解决土壤热平衡问题、土壤换热器所需面积问题以及工程造价偏高问题的行之有效的办法,应用场合广;分区域控制的方案更能体现地源热泵的优势和特点;地源热泵的设计要提高整个系统的能效比、性能系数以及季节能效比。
地源热泵技术在供热和空调工程中的应用,以其具有显著的节能与环保效果而受到国家有关部门的重视以及有关科研和工程技术人员的青睐,国内已有越来越多的供热空调工程采用了地源热泵技术。
但地源热泵是个统称,它包括地下水地源热泵、地表水地源热泵和土壤换热器地源热泵三种基本形式和各种混合式地源热泵系统。目前国内对地源热泵及其各种形式的称呼较多,人们对地源热泵的概念可能有多种理解。各种形式的地源热泵技术各有其合适的应用范围,本文对地源热泵技术在空调工程应用中存在的一些问题进行探讨。
摘要:我国地下水资源日趋短缺,地下水地源热泵可在条件合适的工程中得到合理应用,土壤换热器地源热泵技术值得推广;混合式地源热泵是解决土壤热平衡问题、土壤换热器所需面积问题以及工程造价偏高问题的行之有效的办法,应用场合广;分区域控制的方案更能体现地源热泵的优势和特点;地源热泵的设计要提高整个系统的能效比、性能系数以及季节能效比。
地源热泵技术在供热和空调工程中的应用,以其具有显著的节能与环保效果而受到国家有关部门的重视以及有关科研和工程技术人员的青睐,国内已有越来越多的供热空调工程采用了地源热泵技术。
但地源热泵是个统称,它包括地下水地源热泵、地表水地源热泵和土壤换热器地源热泵三种基本形式和各种混合式地源热泵系统。目前国内对地源热泵及其各种形式的称呼较多,人们对地源热泵的概念可能有多种理解。各种形式的地源热泵技术各有其合适的应用范围,本文对地源热泵技术在空调工程应用中存在的一些问题进行探讨。
一、我国水资源短缺,推广地源热泵空调技术需注意对地下水资源的保护
据笔者了解,目前国内己建成的地源热泵空调工程大多为地下水地源热泵系统。由于地下水水温适中稳定,利用地下水作地源热泵机组的冷却水或热源水,可使机组的能效比和性能系数远高于空气源热泵机组和常规冷水机组,而且地下水地源热泵空调系统组成简单,工程造价相对较低,受到不少用户的欢迎和暖通技术人员的推崇。推广这项技术需严格遵守国家的有关水务政策,暖通空调工程技术人员需对我国水资源短缺的情况及其产生的危害有清楚的了解,自觉做好地下水资源的保护工作。我国有三分之二的城市和部分农业灌溉用水以地下水为主要水源。近年来我国地下水资源日趋紧张,一些地区地下水位持续下降,造成了地面沉降、产生地裂缝等危害,以前不缺水的南方一些城市和乡村现在也出现了用水紧张的状况。我国670多座城市中有400多座不同程度地缺水,其中108个城市严重缺水,部分城市不得不实行定时限量供水。水资源紧缺不仅给人民群众的日常生活带来巨大不便,而且已成为影响我国经济和社会发展的重要因素。最近几年国家有关部门相继颁布了一些保护水资源的法规,如《中华人民共和国水法》(2002年10月1日起实施)、《中华人民共和国水污染防治法实施细则》(2000年国务院令第284号)、《关于进一步加强取水许可证监督管理办法的通知》(2002年水利部水资源[2002]40号文)、《建设项目水资源论证管理办法》(2002年水利部、国家发展计划委员会第15号令),等。有识之士呼吁还要进一步加强对水资源的保护,政协委员李国安在今年3月召开的全国政协十届二次会议上提议成立"国家地下水保护中",蓝楠教授建议创新我国饮用水资源保护的法律制度,从严治水。可以看出,即使地下水地源热泵不浪费和污染地下水,但在今后的设计方案论证、项目实施和运行管理中将会受到越来越严格的评审和监督。节约和保护地下水资源的重要性不亚于节约能源的重要性。笔者认为,地下水地源热泵在符合条件的工程上应用是合理的,设计和使用上应尽量提高回灌量;土壤换热器地源热泵不抽取地下水,也不消耗地表水,是一种值得推广的形式,国内已有一些工程采用了这种形式的空调,运行和节能效果良好,部分大中专院校和科研
单位已开展了土壤
换热器地源热泵空调系统的实验研究,取得了一些初步的成果。对土壤换热器地源热泵空调技术,国外已有较成熟的经验和设计施工规范可供我们借鉴,目前在应用上存在的主要问题是工程造价偏高,不易被业主接受,希望国家政策能对其有所扶植、支持。
回复
17楼
二、土壤换热器地源热泵空调系统需保持土壤热平衡
在我国大部分地区,空调冷负荷大于热负荷,在浙江一带,对于一般民用建筑,空调最大热负荷约为最大冷负荷的50%~80%,而对于土壤换热器地源热泵空调系统,向土壤的散热量为冷负荷的(1+1/EER)倍,从土壤的吸热量只有热负荷的(1—1/COP)倍,(EER、COP为热泵机组的能效比和性能系数。)并且夏季空调运行时间长,冬季运行时间短,造成土壤换热器地源热泵空调系统每年向土壤散发的热量远高于从土壤吸收的热量。以浙江宁波某办公大楼为例,该大楼建筑面积2.2万m2,最大冷负荷为2400kW,最大热负荷为1800kW,年度向土壤总散热量为4480×106kJ,从土壤总吸热量为980×106kJ,年度散热量为吸热量的4.6倍。文献[2]给出的一个国外工程的算例也是类似情况,该工程为一座建筑面积5574m2的公用建筑,空调系统最大冷负荷为290.13kw(979941BTU/h),最大热负荷为177.77kW(606566BTU/H),而年度散热量为1450×106kJ(1374×106BTU),吸热量仅350×106kJ(332×106BTU),前者为后者的4.1倍。由于散热量与吸热量相差悬殊,对于大中型工程,因地下换热器管距小,深度大,如不采取措施,将会导致土壤温度逐年上升,国外一研究小组曾对一地源热泵系统土壤温升情况进行了连续五年的观察,虽然观察到温度上升的幅度逐年减少,但温度上升后热泵机组夏季运行的能效比下降。重庆大学对一个10kW的小型土壤换热器地源热泵系统进行了三年多的测试,认为对于浅埋竖管,如果冬夏都使用空调,地温能基本恢复;而对于深埋管,则冷热负荷之差不要大于20%。这里对于多少深度范围属于深埋管没有定量的描述,该测试对象的土壤换热器埋管深度只有10m,而一般工程理管深度在45m—150m之间,冷热负荷之差往往大于20%,如果不处理土壤热平衡问题,将可能会导致夏季空调系统运行状况的恶化:(1)夏季运行能耗的增加大于冬季运行功耗的减少,全年运行总功耗增加;(2)负荷侧水(夏季为冷媒水)温度上升,末端设备制冷和除湿能力下降;(3)地源侧水(夏季为冷却水)温度上升,使机组在不利工况下运行,影响寿命,甚至超出机组的允许工作温度范围,使机组因高压或高温保护功能动作而停机,系统不能运行,国内外曾出现过这种案例。
当前,由于土地资源的紧张,写字楼之类的建筑往往设计成高层建筑,这类建筑容积率高,可用于埋设地下换热器的场地面积相对较小,而地下换热器管道的长度及管井之间的最小距离必须保证,为此只好增加埋管的深度。深度的增加一方面降低了埋管区土壤表面积与体积之比,使土壤热平衡问题更加突出,另一方面增加了工程费用。不少业主对地源热泵系统所具有的运行费用低、节约机房面积、不产生环境污染、操作方便等优点赞赏不已,但对一次性投资的增加(与常规空调相比)却不易接受。虽然地源热泵机组的寿命可达到20a以上,但投资回收期不宜超过5a。降低土壤换热器地源热泵空调工程费用并同时解决土壤热平衡问题的有效方法之一是采用混合式地源热泵空调系统。这种系统由地下埋管加上辅助冷却设备或加热设备组成,系统简单,却能显著地降低工程费用,减少地下换热器所需的面积,控制土壤的温度在设计范围内,保证空调系统的正常运行。预计混合式地源热泵空调系统发展前景良好。现举一例。某工程建筑面积2万m2,土壤换热器以高密度聚乙烯PE32为材料,采用垂直U形埋管,经计算按满足散热要求共需68m深的管井300个,管井之间的距离为4.5m,埋管区所需面积为6100m2;按该工程地质条件,地下埋管工程费用为120万元,而该工程可用于埋管的场地面积只有4600m2。若采用混合式系统,则土壤换热器可按满足吸热要求或按所允许的换热器埋管面积进行计算,现按满足吸热要求计算结果是:需68米深的管井205个,土壤换热器占地面积4200m2,小于可用面积,此时可适当增大管距。此外增设1台600kW的板式换热器、1台150m3/h的冷却塔和1台冷却水循环泵构成辅助教热装置,地下埋管与辅助教热设施的费用为90万元,比全部采用土壤换热器减少了25%。
三、地源热源系统宜设计为分区域控制的方案
常规的中央空调系统冷热源集中在机房,通过分、集水器将水系统划分为几个较大的区域,各区域可根据需要接通或关断冷(媒)水以及末端空气处理设备。若不同区域同时有制冷与供热需求,则需同时运行冷热源设备,并且水系统需设计成三管制或四管制。三管制系统由于冷热水混合损失大,国内外均少有应用实例;四管制水系统管道占据的空间多,一次性投资大,只在一些高档宾馆等场合得到应用。常规中央空调还有——些不足之处,如:当只有少数用户在使用空调时,冷负荷或热负荷低,而主机和水泵必须运行,系统在低负荷下运行效率较低。而地源热泵空调系统则完全可避免上述不足之处,即设计成分区域控制的方案。现在中小型地源热泵机组制冷量与制热量从几千瓦到几十千瓦各种规格都有,结构形式也多种多样,适合于各种大小面积和装修风格的房间需要。区域大小的划分灵活,小到15m2—
20m2的办公室或家庭卧室,大到几百平方米的会议室、阅览室或产品展示厅等,只要负荷性质(主要指制冷或制热的时间需要)相同,即可划为一个区,每个区可采用一台或数台机组。各区域空调是否运行,是制冷还是制热,甚至设备检修,都互不影响。水系统无需采用三管制或四管制,并且操作方便,进一步降低了运行能耗和管理费用。对于房间数量多,而同时使用率变化不定的工程如宾馆类工程尤其适用。
地源热泵机组有水。水机组和水—空气机组二种形式,在分区域方案设计中,可灵活采用各种形式的机组,水·水机组需加末端空气处理设备和循环水泵,笔者认为,应尽可能采用水—空气机组。
国内设计人员往往习惯于按常规中央空调设计思路将地源热泵空调设计成冷热源集中控制的空调系统,某工程最大冷负荷2200kW,最大热负荷1600kW,若按照传统的设计方法,可选用2台制冷量为1100kW的地源热泵机组,末端按传统方法选用风机盘管、新风机组、柜式空气处理机。采用这样的方案,空调系统EER和COP固然比传统空调系统高得多,而且不需锅炉房,节约了机房面积,体现了地源热泵的大部分优点,但没有充分挖掘出地源热泵的节能潜力和其它优点,仍不可避免地会出现本节开头所提到的常规中央空调系统中存在的缺点。
分区域控制设计方案中,设备的装机容量可能会高于集中控制系统设备的装机容量,但运行费用一般不会比集中控制方案高,因为各区域机组根据需要而运行,没有浪费。
分区域控制的主要缺点是安装在各区域的小型地源热泵机组负荷调节性能比不上集中式机组,尽管小型机组采用了涡旋式压缩机等高效设备,但大多数机组制冷系统还只有开和停二种状况,只有风系统的风量是可调的,风量可调已能满足房间的温湿度控制要求,但机组在部分负荷工况下的能效比和性能系数没有得到进一步的提高。实现能量可调在技术上早已没有问题,主要是涉及设备费用问题。业主选购设备讲究的是性价比,并不完全是节能一项指标。基于同样原因,因分区域控制方案的工程造价高于集中控制式方案的造价,目前这种设计方案还没有得到较普遍的采用。
回复
18楼
四、地源热泵空调工程的设计需着重提高系统能效比和性能系数以及季节能效比
额定工况下,地源热泵机组有较高的EER和COP,但实际工况下机组的EER和COP则随运行条件的变化而变化,有可能高于额定工况,也可能低于额定工况下的值。如本文前面述及的土壤换热器地源热泵系统,如果土壤得热量大,温度不断升高,机组的EER就相应地不断下降,因此,地源热泵系统设计前需对工程建设地点的地质状况和地理环境作充分的调研,采用合适的方案使机组始终在较高的EER和COP工况下运行。
合适的设计方案不仅应使机组有较高的能效比和性能系数,主要的还应使整个系统具有较高的EER和COP值,使整个系统有较高的季节能效比。
整个系统的能效比和性能系数,包括了水泵等各种设备的能耗,更能体现系统和方案的优劣性。在方案比较中,地下水地源热泵可能会因抽水泵功耗太大降低了系统的能效比而使方案失去竞争性。设备的合理选择有助于提高整个系统的EER和COP,暖通空调设计师在这方面有丰富的经验。
民用建筑空调负荷的特点是随时间变化大,峰值负荷与谷值负荷相差大,因此季节能效比的高低是考察空调系统和设备的又一个重要指标。选用部分负荷综合系数高的热泵机组、对水系统实行变流量控制,都是有效提高空调系统季节能效比的措施。水系统实行变流量控制的一个简单有效办法是对水泵采用变频控制,这是一项比较成熟的技术,已在不少中央空调工程中应用,取得了良好的节电效果。笔者曾对几个地源热泵空调工程中变频水泵的运行情况进行了观察记录,介绍其中一个情况如下:地源侧水泵在工频工况下运行电流为28A,而转为变频控制后,设定机组进出水温差为5cC,稳定工况下水泵电源工作频率为32Hz,工作电流为10A:负荷侧水泵工频电流为22A,切换为变频控制后,稳定工况下水泵电源的工作频率为30Hz,工作电流仅8A。水泵的功耗与电流成正比,可见采用变频后节电效果相当可观。
此外水泵的振动和噪声也随频率的降低而降低。
其它各种在常规中央空调系统中应用的节能措施同样可应用到地源热泵系统中,如排风热回收、利用冷凝热产生热水,等等,本文不详述。
五、结语
地源热泵技术正在我国得到推广应用,本文对其在发展和应用中的一些问题进行了探讨
(1)我国水资源紧缺,地下水地源热泵的应用要严格执行国家的有关水务政策,尽量提高灌采比。土壤换热器地源热泵有较好的发展前景。
(2)混合式地源热泵空调系统能有效地降低工程造价、控制土壤换热器的面积,并使土壤保持热平衡,值得在冷热负荷相差较大的大中型工程中推广应用。
(3)地源热泵空调系统采用分区域控制方案优于机组集中控制的方案。分区域控制的方法能充分体现地源热泵所具有的控制灵活、能按需操作空调的特点,并充分挖掘地源热
泵的节能潜力。
(4)地源热泵空调系统的设计应考虑提高整个空调系统的能效比、性能系数和季节能效比,使空调系统达到真正的节能运行效果。
┈┈┈┈┈┈┈┈┈
回复
19楼
欢迎加入 群地热能开发 43783958
致力地热能的开发,包括地源热泵、深部地热、以及其它新能源的开发利用。将节能减排事业进行到底!!!
回复
20楼
欢迎加入 群地热能开发 43783958
致力地热能的开发,包括地源热泵、深部地热、以及其它新能源的开发利用。将节能减排事业进行到底!!!
回复
21楼
欢迎加入 群地热能开发 43783958
致力地热能的开发,包括地源热泵、深部地热、以及其它新能源的开发利用。将节能减排事业进行到底!!!
回复