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概述
是利用地球表面淺層水源如地下水、河流和湖泊中吸收的太陽(yáng)能和地?zé)崮芏纬傻牡蜏氐臀粺崮苜Y源,通過(guò)水源熱泵,實(shí)現(xiàn)低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移的一種技術(shù)。水源熱泵機(jī)組的適用范圍,大型熱水工程、*空調(diào)、冬天采曖。
1、適用于學(xué)校和企事業(yè)單位、工廠(chǎng)、賓館、別墅、發(fā)廊、沐浴、足療等場(chǎng)所作生活用熱水。
2、適用于室內(nèi)泳池的池水加溫及池區(qū)、溫室大棚、醫(yī)院等采暖作熱水熱源。
3、適用于辦公樓、體育場(chǎng)館,可替代鍋爐和空調(diào)供暖、制冷,產(chǎn)出以1噸到幾百?lài)崯崴?/span>
4、適用于工廠(chǎng)及農(nóng)場(chǎng)的生產(chǎn)、養(yǎng)殖過(guò)程中作熱水熱源。
提供熱水同時(shí)還可以免費(fèi)獲取冷氣,可實(shí)現(xiàn)全年供熱供冷氣。
水源熱泵機(jī)組目前主要應(yīng)用在北方冬季寒冷的地區(qū),而在廣闊的南方很少見(jiàn)到身影。主要原因:南方主要以空氣源熱泵為主,冬天對(duì)空調(diào)制熱的依賴(lài)不如北方明顯,主要用來(lái)洗澡,所以空氣源熱泵基本能滿(mǎn)足需要,并且工程相對(duì)簡(jiǎn)單,造價(jià)成本要低。
水源熱泵機(jī)組是利用地球表面淺層水源如地下水、河流和湖泊中吸收的太陽(yáng)能和地?zé)崮芏纬傻牡蜏氐臀粺崮苜Y源,通過(guò)水源熱泵,實(shí)現(xiàn)低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移的一種技術(shù)。
機(jī)組選擇
選擇機(jī)組的型號(hào)和臺(tái)數(shù)時(shí),對(duì)周邊區(qū)的房間來(lái)說(shuō),室內(nèi)水/空氣熱泵機(jī)組應(yīng)同時(shí)能滿(mǎn)足冬、夏季設(shè)計(jì)工況下的要求。一般情況下,根據(jù)夏季冷負(fù)荷進(jìn)行機(jī)組選型,根據(jù)冬季熱負(fù)荷進(jìn)行機(jī)組校核,寒冷地區(qū)更應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)機(jī)組的制熱性能。對(duì)內(nèi)區(qū)房間來(lái)說(shuō),水/空氣熱泵機(jī)組僅按夏季設(shè)計(jì)工況選取。需注意的一點(diǎn),冬季按制冷方式運(yùn)行的機(jī)組,其制冷量是冬季工況下的制冷量,即若制熱機(jī)組進(jìn)水溫度15℃,出水溫度10℃,則制冷機(jī)組進(jìn)水溫度15℃,出水溫度21℃。
水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的缺點(diǎn)
水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展主要面臨來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面的問(wèn)題:其一是從系統(tǒng)這個(gè)方面來(lái)看,國(guó)內(nèi)的一些建筑物內(nèi)余熱小或無(wú)預(yù)熱,尚需補(bǔ)充加熱設(shè)備,致使其不能充分發(fā)揮原有的一些優(yōu)點(diǎn);其二是從設(shè)備這個(gè)方面來(lái)看,水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)中采用的小型水/空氣熱泵機(jī)組所存在的一些固有問(wèn)題也限制了其更廣泛的應(yīng)用。目前,針對(duì)上述的兩個(gè)缺點(diǎn),也出現(xiàn)了許多的解決辦法,以期推廣水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用。
小型水/空氣熱泵機(jī)組方面
水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)一般采用的都是室內(nèi)的,根據(jù)室內(nèi)負(fù)荷的大小分別安裝在各個(gè)房間內(nèi)。各房間內(nèi)的用戶(hù)就可以根據(jù)室外溫度的變化和各自不同的要求,在一年內(nèi)的任何時(shí)間隨意進(jìn)間里的供暖或供冷的調(diào)節(jié),而不會(huì)影響到其它房間的溫度。由于便于調(diào)節(jié)也不會(huì)出現(xiàn)房間過(guò)冷、過(guò)熱等情況,既避免了常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的能源浪費(fèi),又營(yíng)造了良好的室內(nèi)環(huán)境。同時(shí),室內(nèi)的小型水/空氣熱泵機(jī)組也便于分戶(hù)計(jì)量和分戶(hù)收費(fèi)。
對(duì)于業(yè)主來(lái)說(shuō),如果采用常規(guī)空調(diào)系統(tǒng),就必須一次購(gòu)齊冷水機(jī)組及其它設(shè)備,往往會(huì)造成很大的資金壓力,而且冷水機(jī)組一般要在安裝一兩年后才能發(fā)揮效益;而水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)中的小型水/空氣熱泵機(jī)組可以分期投資、分批建設(shè),甚至可以在用戶(hù)入住前逐層安裝,其效益高、見(jiàn)效快。這一特點(diǎn)也使水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)在舊樓翻新或系統(tǒng)改造中頗有市場(chǎng),因?yàn)槌R?guī)空調(diào)系統(tǒng)無(wú)法避免損壞原有的結(jié)構(gòu),且不易找到適合的冷凍機(jī)房,一般還需要全樓停業(yè)來(lái)進(jìn)行改造工程,造成的經(jīng)濟(jì)損失較大。
對(duì)于設(shè)計(jì)方來(lái)說(shuō),由于采用了室內(nèi)的小型水/空氣熱泵機(jī)組,也就沒(méi)有了體積龐大的風(fēng)管、冷水機(jī)組等,所以系統(tǒng)布置更加緊湊、簡(jiǎn)潔和靈活,也不用再設(shè)置空調(diào)機(jī)房(或減少機(jī)房面積),也為業(yè)主增大了使用面積及有效空間。水環(huán)熱泵空調(diào)。對(duì)于施工方來(lái)說(shuō),由于小型水/空氣熱泵機(jī)組可以在工程里進(jìn)行組裝,所以減少了工地的安裝工作量。
水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的原理
水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的基本工作原理是:在水/空氣熱泵機(jī)組制熱時(shí),以水循環(huán)環(huán)路中的水為加熱源;機(jī)組制冷時(shí),則以水為排熱源。當(dāng)水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)制熱運(yùn)行的吸熱量小于制熱運(yùn)行的放熱量時(shí),循環(huán)環(huán)路中的水溫度升高,到一定程度時(shí)利用冷卻塔放出熱量;反之循環(huán)環(huán)路中的水溫度降低,到一定程度時(shí)通過(guò)輔助加熱設(shè)備吸收熱量。只有當(dāng)水/空氣熱泵機(jī)組制熱運(yùn)行的吸熱量和制冷運(yùn)行的放熱量基本相等時(shí),循環(huán)環(huán)路中的水才能維持在一定溫度范圍內(nèi),此時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行。
水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)
上世紀(jì)80年代初期在我國(guó)應(yīng)用的一些水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)顯示出了許多的優(yōu)點(diǎn):如回收建筑物余熱的*功能;不像傳統(tǒng)鍋爐那樣會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染;省掉或減少常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源設(shè)備和機(jī)房;便于分戶(hù)計(jì)量與記費(fèi);便于安裝、管理等。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)的預(yù)測(cè)分析,水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)上一種很有前途的節(jié)能型空調(diào)系統(tǒng)[2]。下面,本文從組成系統(tǒng)的三個(gè)方面逐一分析水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。
水循環(huán)環(huán)路方面
首先,按水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)在建筑物中的用途,它屬于熱回收式熱泵系統(tǒng)。在室外空氣溫度較低的情況下,建筑物的周邊區(qū)需要額外的熱量來(lái)維持室內(nèi)溫度的穩(wěn)定舒適;與此同時(shí),建筑物的內(nèi)區(qū)則因?yàn)榇嬖谑覂?nèi)熱源(如照明、設(shè)備、人體等散熱),而需要降低室內(nèi)的溫度。
水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)通過(guò)同時(shí)連通建筑物周邊區(qū)和內(nèi)區(qū)的水循環(huán)環(huán)路,可以將內(nèi)區(qū)產(chǎn)生的余熱轉(zhuǎn)移到周邊區(qū),在對(duì)內(nèi)區(qū)供冷的同時(shí)對(duì)周邊區(qū)供熱,而不存在或者少量存在常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)在同種情況下的冷熱量抵消所造成的能量浪費(fèi)。因此,該系統(tǒng)的建筑物熱回收效果好,在充分利用余熱的同時(shí)節(jié)約了能源。當(dāng)建筑物內(nèi)部同時(shí)由供熱工況機(jī)組和供冷工況機(jī)組模式同時(shí)運(yùn)行時(shí),采用水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用zui多可降低至50%左右。
其次,與上類(lèi)似,為了達(dá)到同時(shí)供冷供暖的效果,相對(duì)于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)必須采用造價(jià)昂貴的四管制風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng)而言,水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的水循環(huán)環(huán)路仍然采用兩管制。如此,就不會(huì)存在或者減少常規(guī)的四管制的風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng)對(duì)各個(gè)條件要求不同的房間空調(diào)時(shí)所出現(xiàn)的冷熱量抵消,避免了由此造成的能量的無(wú)謂消耗,更節(jié)省了管道系統(tǒng)的初投資費(fèi)用。
再次,由于水循環(huán)環(huán)路中的水溫在常溫范圍內(nèi)、與其環(huán)境溫度的溫差不大,所以常溫水所消耗的能量比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)小得多。同時(shí),因?yàn)闇p少了輸配過(guò)程中的冷熱耗散等損失,環(huán)路的熱損失也比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)要小得多??偟膩?lái)說(shuō),水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)相比,僅管道熱損失減少這一項(xiàng),節(jié)能效率約為8%~15%[5]。而且,由于水循環(huán)環(huán)路管道可不設(shè)保溫和防潮隔濕,還能減少保溫層及其它的一些材料費(fèi)用。
輔助設(shè)備方面
如果再在水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)中加入蓄熱裝置等輔助設(shè)備,則更能提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。因?yàn)樾顭嵫b置可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)區(qū)制冷機(jī)組向水循環(huán)環(huán)路中釋放的冷凝熱與周邊區(qū)制熱機(jī)組從水循環(huán)環(huán)路中吸取的熱量在一天或者更長(zhǎng)的時(shí)間周期內(nèi)達(dá)到平衡,從而降低了冷卻塔和水加熱器的年耗能量。
建筑物內(nèi)余熱不足
通過(guò)分析水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行特性我們可知,只有當(dāng)建筑物內(nèi)區(qū)有大量余熱且周邊區(qū)需要供熱,才能通過(guò)水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)將建筑物內(nèi)區(qū)的余熱轉(zhuǎn)移到需要熱量的周邊區(qū),從而達(dá)到回收建筑物余熱、節(jié)約能源的目的。但是,我國(guó)的各類(lèi)建筑物內(nèi)部負(fù)荷不大,建筑物的內(nèi)區(qū)面積又小,因而建筑物的余熱量也較小。在這種情況下,如果要采用水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng),則勢(shì)必要增設(shè)鍋爐。然而,將鍋爐的高位熱能加熱水循環(huán)環(huán)路中的循環(huán)水使之成為與室溫相差無(wú)幾的低溫?zé)嵩?,再由?空氣熱泵機(jī)組消耗電能將其提升到高位熱量向室內(nèi)供暖,這本身就是不經(jīng)濟(jì)、不合理的。此外,如果采用的是燃煤鍋爐,還存在一個(gè)環(huán)境污染的問(wèn)題。
解決建筑物內(nèi)余熱不足這個(gè)問(wèn)題的途徑,就是由建筑物的外部引進(jìn)低溫?zé)嵩?,以替代建筑物?nèi)的余熱量。太陽(yáng)能、水(地表水、井水、河水等)、土壤、空氣均可作為水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的外部能源[6]。例如大連電力大廈(高層單元式建筑)利用熱電廠(chǎng)冷卻水作為水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的外部熱源,收到良好的節(jié)能效果[2]。此外,哈爾濱工業(yè)大學(xué)提出一種空氣/水熱泵與水/空氣熱泵耦合雙級(jí)熱泵供暖系統(tǒng)。該系統(tǒng)在寒冷地區(qū),用空氣源熱泵冷熱水機(jī)組制備10℃~20℃低溫水,通過(guò)水環(huán)路送至室內(nèi)各個(gè)水/空氣熱泵機(jī)組中,水/空氣熱泵再?gòu)乃屑橙崃?,直接加熱室?nèi)空氣,達(dá)到供暖目的[7]??偠灾梢酝ㄟ^(guò)廉價(jià)的輔助熱源來(lái)解決建筑物內(nèi)余熱不足的問(wèn)題,拓寬水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。
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2025第十一屆中國(guó)國(guó)際機(jī)電產(chǎn)品交易會(huì) 暨先進(jìn)制造業(yè)博覽會(huì)
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