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節能型水源熱泵機組及其利用

作者:AM8亚美来源:[AM8亚美公司]访问:625时间:2019-11-13

作者:未知 來源: 互聯網 日期: 2006-5-12 訪問:10摘要:本文概述了水源熱泵的發展與現狀,對目前水源熱泵機組利用所存在的題目進行了分析,提出了一種節能型水源熱泵機組結構,對水源熱泵在我國的利用與發展具有推動感化。 關鍵詞:水源熱泵 節能 雙蒸發器串並聯 一、概述:日益增加的能源消耗和環境汙染是困擾人類社會的兩大困難 ,引發了世界各國的高度重視 。根據國際能源熱泵組織(IEA Heat Pump Centre)和歐洲熱泵協會(EHPA)統計的資料表明,目前歐洲有450萬台熱泵用於室第,150萬台熱泵用於第三產業 ,2.5~3萬台熱泵用於產業。EHPA的目標是到2010年在歐洲最少有1500萬台熱泵用於室第,這相當於每年節省100TWh的能源和減少4000萬噸的CO2的排放。至2002年瑞士熱泵在新室第的占 有率超過1/3,日本建築物的熱泵占有率達到20%,而我國熱泵的利用在1990年以後才得到了迅速發展 ,至1997年已安裝1140萬台,而且呈迅速發展的勢頭。 燃油鍋爐的使用也正在受到一定程度的限製,如許就給熱泵機組的利用提供了巨大的發展空間。熱泵機組首要分為空氣源熱泵和水源(地源)熱泵,由於空氣源熱泵受環境、天氣的影響較大 ,其利用受到了很大程度限製,而地下水溫度冬夏變化不大,是以以地下水做冷熱源的水源熱泵係統使這一題目得到了有效的解決。它以耗能少,利用可再生能源,不消耗水資本,不汙染環境,符合可持續化發展的要求等諸多上風受到社會各界的廣泛歡迎。二、水源熱泵的現狀:水源熱泵利用的最大題目在於要結合實際情況,提供一個穩定的水源,同時要解決地下水的回灌題目和冬季如何最大限度的利用水中所蘊躲的能量。目前此類工程的利用一般采取自然回灌,由於自然回灌隻是重力做功,而取水是動力做功,要維持水係統的平衡 ,確保取出的水全部回灌,取水井與回灌井數比例一般采取1:2或2 :3 。這不僅增加投資,而且在部分負荷時回灌井利用率低。是以能否解決既要減少投資,又能節約運行用度 ,同時保證100%回灌題目,將直接關係到水源熱泵的利用與發展。是以研究開發一種節水、高能效比的水源熱泵機組有助於水源熱泵的利用與推廣,並且會具有很好的市場遠景。 三、節能型水源熱泵機組:為了克服熱泵工況增大傳熱溫差所帶來的諸多技術題目 ,我們在機組的結構上進行了研究與探索。其結構是機組采用兩個小型蒸發器 ,每個蒸發器與一台或幾台壓縮機及冷凝器、膨脹閥等構成各自獨立的製冷循環係統 。兩個蒸發器的進出水管之間通過閥門控製來實現兩個蒸發器水係統的串聯或並聯。夏季製冷工況運行時兩個蒸發器水管之間的閥門打開,空調末端係統的回水分兩路同時進進兩個蒸發器,在蒸發器的出口合流後進進空調末端,也就是說冷水並聯流過兩個蒸發器。係統的冷量是通過兩個蒸發器實現的,每個蒸發器的進出口水溫都是12/7℃(進出水溫差Δt=5℃);冬季熱泵工況運行時,兩個蒸發器水管之間的閥門封閉 ,作為熱源的地下水順次流過兩個蒸發器,也就是說兩個蒸發器的水串聯,作為熱源的地下水通過兩個蒸發器來實現Δt=10℃的溫降。與水並聯流過蒸發器相比,串聯時水流過蒸發器的流通麵積減小,彌補了水流量減小對流速的影響,如許流經每個蒸發器的水流量、流速與夏季工況運行時一致,對傳熱性能的影響較小 ,既達到了節約地下水的目的,又不影響換熱性能。四、工程利用實例:以下是某單位辦公樓利用本新型節能水源熱泵機組作為冷熱源的設計實例:1、辦公樓建築麵積:4600m2,室內末端采用嵌進式風盤,經計算需要的冷負荷Q0=460kW,需要的熱負荷Qh=506kW 。2、水源條件:單井水量50~60m3/h,水溫 :夏季16℃,冬季15℃。3、選用四台40HP半封活塞壓縮機,每兩台壓縮機與一台蒸發器、一台冷凝器構成兩個獨立的係統。4、設計工況:製冷工況:蒸發器1、2水係統並聯,氟係***立,其進出水溫度12/7℃,蒸發溫度2℃;冷凝器1、2水係統並聯 ,氟係***立 ,其進出水溫度16/26℃,冷凝溫度31℃。製熱工況:蒸發器1、2水係統串聯,氟係***立,蒸發器1進出水溫度15/9.5℃,蒸發溫度5.5℃;蒸發器2進出水溫度9.5/5℃ ,蒸發溫度1℃;冷凝器1、2水係統並聯,氟係***立,其進出水溫度40/45℃,冷凝溫度50℃。5、計算結果如下:① 製冷工況:係統總製冷量:Q0=466kW,係統總功率:Pi=89.5kW係統製冷係數:Cop=5.2井水(水係統並聯)取水量:47.2m3 ② 熱泵工況:係統總製熱量:Qk=511kW,係統總功率:Pi=121.7kW係統製熱係數:Cop=4.2井水(水係統串聯)取水量 :34m3經過一個冬季和夏季的運行結果表明,在當地水源條件下兩口井就可以實現機組安全可靠運行,製冷及製熱效果完全滿足用戶的要求。減少了初投資和運行用度,收到了很好的經濟效益. 五、結論:采用此結構使蒸發器的進出水無論是在製冷時的5℃溫差,還是在製熱時的10℃溫差,蒸發器的換熱性能基本一致,也就是說蒸發器的換熱麵積在冬、夏兩種工況下得到了充分利用。同時熱泵工況運行時,水量減少20%,係統的製熱量進步了10%擺布,Cop進步了7%擺布。綜上所述,通過改進熱泵機組的結構,改變蒸發器水係統的串聯與並聯,既實現了節約地下水的取水量 ,減少取水井與回灌井的數目,又公道使用了蒸發器的換熱麵積,同時進步了係統的製熱量及能效比。如許既減少了初投資,又降低了運行用度,具有明顯的經濟效益和社會效益,對水源熱泵在我國的利用與發展將起到推動感化。1頁

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