文章摘要:摘要:本文介绍了空气源热泵机组的种类和发展;分析了空气源热泵机组在全负荷和部分负荷下的性能系数;对冬季和夏季的能耗问题进行了讨论;通过与水冷式冷水机组系统的比较,分析了空气源热泵系统的特点;并且借鉴了一些国外的空气源热泵技术,对空气源热泵机组的应用与展望进行了探讨。
关键词:空气源热泵热泵系统性能系数
1.1绪论
1.1.1专题背景
随着改革开放和大规模的基本建设的发展、人们对于生活环境的要求越来......
现的年频率数(用于全年运行的空调系统)或季节频率数(用于季节性空调系统)和空调系统的全年或季节运行工况计算出不同室外空气状态下的加热量和冷却量。在计算出冷(热)负荷后,再根据冷(热)源机组的变工况性能表查出相应工况下的供冷(热)季节小时频率值相乘,然后累加,计算出冷(热)源设备的耗能量。
经过分析,发现供冷季节性能系数与本地区的气候条件是相一致的,因为供冷季节的气候越炎热,室外空气温度越高,空气源热泵的供冷季性能系数将越低。
1.5 空气源热泵机组与水冷式冷水机组的比较
1.5.1 占地面积
单就风冷式制冷机外形尺寸而言,要比水冷式制冷机组的尺寸大,但水冷式制冷机需设置冷却塔和冷却水泵,因此水冷机的综合尺寸较风冷机要大很多。另外,风冷式制冷机一般置于高层建筑的裙楼屋顶或多层建筑的屋顶,其外形尺寸同水冷式制冷机在屋顶设置冷却塔的占地面积相当,这样就节省了在建筑物内因设置了制冷机房而多占用的面积。这在寸土寸金的大城市中尤显优势。
1.5.2 系统简单
风冷式制冷机因没有冷却水系统,使制冷系统变得简单化,即省去了冷却塔、冷却水泵和管路的施工安装工作量,也减小了冷却水系统运行的日常维护、保养工作量与维修费用。
1.5.3 对建筑物美观的影响
目前大部分建筑物的水冷式制冷机组,均采用冷却塔循环水冷却系统。冷却塔安装在大楼屋面,既影响建筑外观,又与优雅环境不协调。使用冷却塔常常会遭到审美观念较强的建筑师的反对。而风冷式制冷机外形方正,高度一般不会超过3m,比冷却塔要低一半左右,对建筑物外观影响相对较小。而且风冷机还可防止某些冷却塔因瓢水而形成的“晴天下小雨”给人们带来的不便。
1.5.4 水阻力
风冷机组水系统的另一特点是,风冷机水侧阻力通常为30~50kPa,远比一般水冷机的水侧阻力80~100kPa要小。
1.5.5 节水方面
在空调工程上冷却塔运行中所蒸发与风耗的水量较大,而且无法回收。例如:深圳经协大厦,空调冷却水的补水量是整个大厦中日常生活用水的一倍。而风冷机却无须消耗冷却水。
1.5.6 部分负荷时的能耗问题
美国特灵(TRANE)公司曾做过水冷离心式冷水机组和风冷离心式冷水机组在全负荷和部分负荷的耗电量比较:其数据见表1
表1 水冷机与风冷机耗电量比较
负 荷
制 冷 量 kW
耗 电 量(kW)
风冷式
水冷式
全 负 荷
1160
350
299
2/3 负 荷
774
204
209
1/3 负 荷
387
109
154
从表中数据可见,在全负荷时,由于风冷式冷水机组的冷凝温度高于水冷式机组,故风冷机的压缩机需要较大的功率,因此风冷式冷水机组耗电量确比水冷机要大,大约大15%左右。但在2/3负荷时两者基本持平,且风冷机耗电量还略低。而在1/3负荷时,风冷机的耗电量远远低于水冷机,大约低30%左右。但由于空调负荷在整个夏季的分布是极不平衡的,甚至在一天之内各时段的负荷也差别很大,故机组在最大负荷下运行的时间是极其有限的,即制冷机大都处于部分负荷下运转,因此使用风冷机的能耗不比水冷机的能耗大。
1.5.7 风冷机与冷水机综合费用的比较
制冷机的综合费用,包括一次性投资费用和运行维护费用,就一次性投资费用而言,风冷机要比水冷机花钱多,但是水冷机造价加上冷却塔、冷却水泵、管道和水处理等费用,水冷机的一次性投资费用并不比风冷机少太多,况且冷却水系统中冷却塔、水管路和水泵等设备的维护保养费、水处理费、冷凝器清洗费等均较风冷机组高。冷水机组年运行时间越长,对风冷式制冷机组越有利,风冷机与水冷机组相比较,其处投资回收期短。所以,南方地区用于空调的冷水机组更适合采用风冷式制冷机组。从冷却条件来看,南方地区夏季室外湿球温度较高,也对水冷式制冷机组不利。
1.6 空气源热泵机组的应用与展望
1.6.1 空气源热泵机组的应用
在此借鉴一些国外的做法:
1、对于供热负荷远小于供冷负荷的地区,可以对与供热负荷相应的冷量部分用热泵提供热量(冬)和冷量(夏),而其余冷量由cop较高的制冷设备(如离心式)来解决。这样夏季的电耗可得以节省。
2、采用蓄热方法,冬季以中午热泵出力有余,可将该热量积蓄在蓄热槽里,到晨、晚不足时使用,这种蓄热方法可以在水蓄热系统中应用,也可以在空气源热泵的冰蓄热装置中实现。
3、采用热回收式热泵,即在热泵循环中增设一冷媒/水换热器,夏季回收部分冷凝器排热量,冬季可回收空调区内的热量补充采热蒸发器的不足,即在冬季时不仅是空气热源,同时又利用了内区水热源。最近国外推出一种与夏季冰蓄冷相结合的空气源热泵装置,全年可实现八种运行工况,冬季则可根据一天内气候变化规律完成热泵供热功能,弥补了过去热泵出力与建筑能耗有相反趋向的不足。
4、当有条件多能源供冷供热时,可合理组织供能模式,例如:当高层建筑物的标准层为办公楼而下部裙房为综合用途者,则高层部分可用空气源热泵装置(有条件时考虑储冰),低层部分可采用燃气吸收式系统。当电动制冷设备与燃气吸收式联合供能时,则可按夏季优先用燃气、冬季优先用电力来协调供能。
5、当利用燃气作能源时,可试行热力原动机(燃气机)直接带动的空气源热泵,它不仅利用了空气热源,还从原动机的排热中回收大量热量,其能量利用系数可达1.5左右。国外已有容量达240kW的整体式机组。
1.6.2 空气源热泵机组的展望
随着城市建设对建筑立面美观性的要求、对冷却塔使用的制约等因素,和对能源的利用率,以及某些城市对冷却塔使用的制约等因素,那么,空气源冷水机组作为空调冷热源,在某些地区的使用将会愈来愈多,空气源热泵也将向着成熟和完善的方向继续发展。
参考文献
1.马最良,姚杨,《民用空调设计》,化学工业出版社,2003
2.范存养,龙惟定,《上海市空气热源热泵的应用与展望》,《暖通空调》,1994
3.周晋,李树林,《风冷热泵机组的能耗分析》,《流体机械》,2002
4.杨昌智,孙一坚,《热泵式和直燃式冷温水机组运行特性的比较研究》,《湖南大学学报》,1996
5.张永贵,《热泵供暖系统技术经济评价》,《煤气与热力》,1995
6.何耀东、何青。《中央空调》 上一页 [1] [2] [3] 下一页
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