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摘要:水源热泵机组冬季以江河湖水、地下水、地热尾水、工业废水、污水等载体,利用低品位热能,通过热泵系统,消耗一定的电能将能量供给室内取暖;夏季则将室内热量释放到水中,起到降温作用。目前,水源热泵以环保、节能的特点广泛应用在制冷、供热之中。本研究在阐述水源热泵的主要优势的基础上,探讨了水源热泵配地面辐射采暖、满液式水源热泵机组地源热泵。
关键词:水源热泵;地面辐射供暖;节能;环保
中图分类号:TE08 文献标识码:A 文章编号:
一、水源热泵的主要优势
利用低位热源水作为机组冷热源的水源热泵技术具有环保、高效节能、运行稳定可靠等主要优势。
1.环保
水源热泵是一种供暖空调系统,其原理是通过热泵系统将低位热源水中的能量转换为供室内取暖的热量。采用水源热泵进行室内取暖,取消了传统供暖系统中不可缺少的燃煤、燃气、燃油等锅炉房系统,而且不存在燃烧过程,不会发生局部空气污染,同时不必设立冷却水塔,不会发生冷却塔噪音污染和霉菌污染[1],最主要的是没有废水、废气、废渣和烟尘的排放,减少环境污染,十分环保。
2.高效节能
水源热泵机组在不同季节可利用的水温不同,冬季为5-22℃,夏季为18-35℃。冬季水温比空气温度高,热泵机组内水循环的蒸发温度提高,能效比随之提高;夏季水温比空气温度低,制冷效果好,真正实现了高效节能。
3.运行稳定可靠
一般上,水源热泵所利用的低位热源水水温变化幅度较小,相对稳定,是一种良好的热泵热源和空调冷源。水源热泵正是利用了低位热源水这一特点,才能保证热泵机组运行更可靠、稳定,同时保证系统的高效性和经济性。
二、水源热泵配地板辐射采暖
普通热泵机组的供热出水温度一般为45-58℃,由于水源热泵是是低温供暖设备,供暖末端对热泵系统的供水温度要求较低,这样机组本身的COP值提高,机组的运行效率就高[2]。基于此,地面辐射供暖系统热水盘管中的水温一般在40℃左右就可以满足供暖末端的温度要求了。因此水源热泵配地面辐射供暖,不仅可以大幅度降低机组冷凝温度,而且可以提高机组运行效率、降低系统运行费用。
综上所述,水源热泵配地面辐射供暖是将水源热泵与地面辐射供暖结合,是节能设备与节能方式是珠联璧合。因此,尤其适合在有地下水或其它低温热源的采暖地区,并且经济性、环保性及社会效益等非常突出。同时,国家的相关政策不仅鼓励开发使用可再生能源,同时鼓励各种企业参与供热投资,推进供热商品化。在这种契机下,水源热泵配地面辐射供暖成为各种投资者投资兴趣十分浓厚的项目。
三、满液式水源热泵机组介绍
1、地温中央空调中的满液式蒸发器
蒸发器是中央空调系统不可或缺的重要组件之一,当前我国中央空调系统大都选用干式蒸發器,不仅结构简单,同时对设计要求也相对较低。相较于干式蒸发器,选用了满液式蒸发器的地温中央空调的优点有如下几点:
(1)满液式蒸发器相较于干式蒸发器的cop值更高,即能提升能量输入、输出比值。同时在换热方式上干式蒸发器也有很大缺点,如干式蒸发器内里含有制冷剂,只能采取液气换热方式,从而导致换热管冷热不均现象,不能充分利用换热面积,从而不能达到高效换热。同时期传温差为5摄氏度,而出口的制冷剂只能在5-10摄氏度内换热,其热差过大。而满液式蒸发器不采用制冷剂的液气换热方式,而是采用液液换热这种走水方式,不仅能有效利用换热面积,其利用率高达70%,同时传热温差也较小。而且满液式地温中央空调系统能大幅节省运行费用,也是运用高效能的满液式蒸发器的结果。
(2)满液式蒸发器相较于干式蒸发器还有一个明显的优点,即可以大幅缩小对地下水的需求度。如果保持效率同等下比较满液式蒸发器与干式蒸发器,由于满液式蒸发器的传热温差较小,所以其回灌温度也小,自然对地下水的需求度大大缩小。所以不仅能节省地下水量,还能进一步节省发电泵的数量,从而达到节水节电节能的三节标准。
(3)由于满液式蒸发器的换热面积利用率高,所以在大幅提升其换热效率的同时,可以达到单位满液式蒸发器热量交换量最大值,因此适合用在大型机械设备组合中。同时,满液式蒸发器地温中央空调的单位机组也能保持较高功率的制热量,如果将单位机组催至最高功率,则最大能满足4~5万平方米面积的建筑物。因此采用满液式蒸发器地温中央空调系统,则可在节省运行费用的同时实现了占地面积的最小化,最适合应用于大型机房中。
2、先进的电子膨胀阀被用于机组中
虽然电子式膨胀阀有很多优势,并且相较于热力式膨胀阀有很多优点,但由于其调节算法与整机控制系统无法达成最终的综合协调,导致电子式电子式膨胀阀仍存在一些不尽如人意之处。然而现今由于新开发的AIRCC控制器内采用的软硬件模块是由电子膨胀阀控制的,在其运行时不仅能对压缩机负荷值进行实时监控,还能进一步预测其数值变化趋势和范围。同时又能根据满液式蒸发器的压力、吸排气温度以及预置过热温度等信息的变动,通过控制电子膨胀阀的脉冲驱动进而实现对其开启度的控制。采用AIRCC控制器的机组首先要对负载变化值进行预置,然后再通过PID算法根据其他实际运行参数进行计算,从而实现精准控制与预测。
3、采用专门研发的中央空调控制器
专业的集成化控制器在让不同的控制元件统一的同时,不仅减少数量,而且能同时提升其运行质量。而中央空调系统专用的芯片元件都是采用专业工业方法制造,在可靠性方面大大高于通用PLC。
四、结论
综上所述,水源热泵是一种环保、节能、可靠的供热、制冷方式,并且运行高效,成本较低,经济价值十分可观,除在建筑行业中可广泛使用外,还可以冷冻、冷藏系统中加以运用,是我国推行节能减排的关键技术,因此,应加大对其研究和推广的力度,以实现能源利用的可持续发展。
参考文献:
[1]肖璟,韩冬伟.地下水型热泵系统冬季采暖节能性分析[J].经营管理者,2010(21):89-90.
[2]黄河源.民用建筑新能源应用浅论[J].企业导报,2011(05):125-126.
[3]冰蓄冷与水源热泵节能技术的应用[J].城市开发,2010(15):45-47
关键词:水源热泵;地面辐射供暖;节能;环保
中图分类号:TE08 文献标识码:A 文章编号:
一、水源热泵的主要优势
利用低位热源水作为机组冷热源的水源热泵技术具有环保、高效节能、运行稳定可靠等主要优势。
1.环保
水源热泵是一种供暖空调系统,其原理是通过热泵系统将低位热源水中的能量转换为供室内取暖的热量。采用水源热泵进行室内取暖,取消了传统供暖系统中不可缺少的燃煤、燃气、燃油等锅炉房系统,而且不存在燃烧过程,不会发生局部空气污染,同时不必设立冷却水塔,不会发生冷却塔噪音污染和霉菌污染[1],最主要的是没有废水、废气、废渣和烟尘的排放,减少环境污染,十分环保。
2.高效节能
水源热泵机组在不同季节可利用的水温不同,冬季为5-22℃,夏季为18-35℃。冬季水温比空气温度高,热泵机组内水循环的蒸发温度提高,能效比随之提高;夏季水温比空气温度低,制冷效果好,真正实现了高效节能。
3.运行稳定可靠
一般上,水源热泵所利用的低位热源水水温变化幅度较小,相对稳定,是一种良好的热泵热源和空调冷源。水源热泵正是利用了低位热源水这一特点,才能保证热泵机组运行更可靠、稳定,同时保证系统的高效性和经济性。
二、水源热泵配地板辐射采暖
普通热泵机组的供热出水温度一般为45-58℃,由于水源热泵是是低温供暖设备,供暖末端对热泵系统的供水温度要求较低,这样机组本身的COP值提高,机组的运行效率就高[2]。基于此,地面辐射供暖系统热水盘管中的水温一般在40℃左右就可以满足供暖末端的温度要求了。因此水源热泵配地面辐射供暖,不仅可以大幅度降低机组冷凝温度,而且可以提高机组运行效率、降低系统运行费用。
综上所述,水源热泵配地面辐射供暖是将水源热泵与地面辐射供暖结合,是节能设备与节能方式是珠联璧合。因此,尤其适合在有地下水或其它低温热源的采暖地区,并且经济性、环保性及社会效益等非常突出。同时,国家的相关政策不仅鼓励开发使用可再生能源,同时鼓励各种企业参与供热投资,推进供热商品化。在这种契机下,水源热泵配地面辐射供暖成为各种投资者投资兴趣十分浓厚的项目。
三、满液式水源热泵机组介绍
1、地温中央空调中的满液式蒸发器
蒸发器是中央空调系统不可或缺的重要组件之一,当前我国中央空调系统大都选用干式蒸發器,不仅结构简单,同时对设计要求也相对较低。相较于干式蒸发器,选用了满液式蒸发器的地温中央空调的优点有如下几点:
(1)满液式蒸发器相较于干式蒸发器的cop值更高,即能提升能量输入、输出比值。同时在换热方式上干式蒸发器也有很大缺点,如干式蒸发器内里含有制冷剂,只能采取液气换热方式,从而导致换热管冷热不均现象,不能充分利用换热面积,从而不能达到高效换热。同时期传温差为5摄氏度,而出口的制冷剂只能在5-10摄氏度内换热,其热差过大。而满液式蒸发器不采用制冷剂的液气换热方式,而是采用液液换热这种走水方式,不仅能有效利用换热面积,其利用率高达70%,同时传热温差也较小。而且满液式地温中央空调系统能大幅节省运行费用,也是运用高效能的满液式蒸发器的结果。
(2)满液式蒸发器相较于干式蒸发器还有一个明显的优点,即可以大幅缩小对地下水的需求度。如果保持效率同等下比较满液式蒸发器与干式蒸发器,由于满液式蒸发器的传热温差较小,所以其回灌温度也小,自然对地下水的需求度大大缩小。所以不仅能节省地下水量,还能进一步节省发电泵的数量,从而达到节水节电节能的三节标准。
(3)由于满液式蒸发器的换热面积利用率高,所以在大幅提升其换热效率的同时,可以达到单位满液式蒸发器热量交换量最大值,因此适合用在大型机械设备组合中。同时,满液式蒸发器地温中央空调的单位机组也能保持较高功率的制热量,如果将单位机组催至最高功率,则最大能满足4~5万平方米面积的建筑物。因此采用满液式蒸发器地温中央空调系统,则可在节省运行费用的同时实现了占地面积的最小化,最适合应用于大型机房中。
2、先进的电子膨胀阀被用于机组中
虽然电子式膨胀阀有很多优势,并且相较于热力式膨胀阀有很多优点,但由于其调节算法与整机控制系统无法达成最终的综合协调,导致电子式电子式膨胀阀仍存在一些不尽如人意之处。然而现今由于新开发的AIRCC控制器内采用的软硬件模块是由电子膨胀阀控制的,在其运行时不仅能对压缩机负荷值进行实时监控,还能进一步预测其数值变化趋势和范围。同时又能根据满液式蒸发器的压力、吸排气温度以及预置过热温度等信息的变动,通过控制电子膨胀阀的脉冲驱动进而实现对其开启度的控制。采用AIRCC控制器的机组首先要对负载变化值进行预置,然后再通过PID算法根据其他实际运行参数进行计算,从而实现精准控制与预测。
3、采用专门研发的中央空调控制器
专业的集成化控制器在让不同的控制元件统一的同时,不仅减少数量,而且能同时提升其运行质量。而中央空调系统专用的芯片元件都是采用专业工业方法制造,在可靠性方面大大高于通用PLC。
四、结论
综上所述,水源热泵是一种环保、节能、可靠的供热、制冷方式,并且运行高效,成本较低,经济价值十分可观,除在建筑行业中可广泛使用外,还可以冷冻、冷藏系统中加以运用,是我国推行节能减排的关键技术,因此,应加大对其研究和推广的力度,以实现能源利用的可持续发展。
参考文献:
[1]肖璟,韩冬伟.地下水型热泵系统冬季采暖节能性分析[J].经营管理者,2010(21):89-90.
[2]黄河源.民用建筑新能源应用浅论[J].企业导报,2011(05):125-126.
[3]冰蓄冷与水源热泵节能技术的应用[J].城市开发,2010(15):45-47