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水源熱泵原理及滿足條件

   日期:2022-03-16     來(lái)源:酒店工程解決方案    瀏覽:1930    

水源熱泵是改變循環(huán)水、冷卻水的水流方向,并通過(guò)閥門(mén)切換來(lái)實(shí)現(xiàn)夏天制冷、冬天制熱的功能,水源熱泵技術(shù)具有性能穩(wěn)定,設(shè)計(jì)安裝簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn),因此這種技術(shù)是有著非常廣闊的發(fā)展空間。

01

熱泵的工作原理及種類


熱泵的工作原理


根據(jù)熱力學(xué)第二定律,熱可以自發(fā)地由高溫物體傳向低溫物體,而由低溫物體傳向高溫物體則必須作功,正如水能夠通過(guò)水泵從低處向高處流動(dòng)一樣,熱泵系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了把能量由低溫物體向高溫物體的傳遞,它是以花費(fèi)一部分高質(zhì)能(耗電)為代價(jià),從自然環(huán)境中獲取能量,并連同所花費(fèi)的高質(zhì)能一起向用戶供熱,也就是說(shuō)熱泵的供熱量永遠(yuǎn)大于所消耗的功量,所以是綜合利用能源的一種很有價(jià)值的措施。



熱泵的硬件組成和制冷系統(tǒng)大致相同,也是由壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、膨脹閥等主要部件組成。只是制冷是從制冷房間吸熱到冷凝器散發(fā)給冷卻介質(zhì),熱泵是制冷工況的逆過(guò)程,即把熱量從冷凝器的介質(zhì)吸收過(guò)來(lái)散發(fā)到制熱房間中。


熱泵的分類


熱泵技術(shù)按所需熱源的不同大體可分為空氣源熱泵、地源熱泵及水源熱泵。


空氣源熱泵:即通常所說(shuō)的風(fēng)冷熱泵,是以室外空氣作為熱源,是目前應(yīng)用最為廣泛的熱泵系統(tǒng),現(xiàn)已成為市場(chǎng)上的主導(dǎo)產(chǎn)品,但這種熱泵的應(yīng)用有其局限性,在我國(guó)北方寒冷的冬季,隨著室外溫度的降低,熱泵效率大大降低,而且蒸發(fā)器極易結(jié)冰,需消耗電能解凍,很不經(jīng)濟(jì),因此這種熱泵僅適用于我國(guó)黃河以南,冬季室外氣溫較高的地區(qū)使用。


地源熱泵:是將換熱盤(pán)管深埋于地下,吸收土壤中的低溫?zé)崃窟M(jìn)行供熱,由于全年土壤溫度波動(dòng)較小,地源熱泵的季節(jié)工況較為恒定,但地源熱泵因深埋于地下的換熱管技術(shù)較為復(fù)雜,且投資較大,目前僅在歐美一些發(fā)達(dá)國(guó)家有所應(yīng)用,在我國(guó)廣泛推廣有一定的困難。


雙能螺桿式水地源熱泵


水源熱泵:是目前我國(guó)應(yīng)用較多的熱泵形式,它是以水(包括江、河、湖泊、地下水等)作為冷熱源體,在冬季利用熱泵吸收其熱量向建筑供暖,在夏季熱泵將吸收到的熱量向其排放,實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物的供冷。在水源熱泵的應(yīng)用當(dāng)中,又以利用地下水的地下水水源熱泵應(yīng)用較為廣泛。其工作原理大都是通過(guò)外部管道及閥門(mén)的切換來(lái)實(shí)現(xiàn)冬夏工況的轉(zhuǎn)換,夏季空調(diào)供回水走蒸發(fā)器,地下水走冷凝器,冬季空調(diào)供回水走冷凝器,地下水走蒸發(fā)器。



02

地下水水源熱泵技術(shù)的特點(diǎn)


高效節(jié)能,運(yùn)行費(fèi)用


在評(píng)價(jià)熱泵機(jī)組和制冷機(jī)組的性能時(shí)常用到“功效比”,用cop表示,即系統(tǒng)輸出的功率與所消耗的功率之比。風(fēng)冷熱泵其cop值一般在2.0~3.0之間,而水源熱泵國(guó)內(nèi)產(chǎn)品在供熱時(shí)cop值可達(dá)3.5~4.0,供冷時(shí)活塞式機(jī)組為5.0~5.2,螺桿式機(jī)組可達(dá)6.0,從這一點(diǎn)上看,水源熱泵可以被稱作高效節(jié)能的供冷供熱設(shè)備。水源熱泵在制熱時(shí)所需的地下水即相當(dāng)于鍋爐燃燒的煤或油,而且地下水占熱泵所供熱量的70%~75%,這些熱量所消耗的代價(jià)僅為廉價(jià)的地下水,其成本要大大低于燃油和燃煤。


一機(jī)兩用


水源熱泵通過(guò)在管路上的閥門(mén)轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)冬季制熱,夏季制冷的作用。與原來(lái)的系統(tǒng)相比,可以減少一套主機(jī)系統(tǒng)。并且水源熱泵機(jī)組是整機(jī)安裝,檢修方便。所以水源熱泵具有一機(jī)兩用,投資低,維修方便的特點(diǎn)。


潔凈環(huán)保


水源熱泵機(jī)組供熱時(shí)省去了燃煤、燃?xì)?、燃油等鍋爐房系統(tǒng),無(wú)燃燒過(guò)程,避免了排煙、排污等污染;而且水源熱泵機(jī)組無(wú)需設(shè)置冷卻塔,避免了冷卻塔噪音和向大氣排放煙塵及有害氣體,省去了高成本的自來(lái)水,因此水源熱泵可稱其為低成本的綠色空調(diào)產(chǎn)品。


機(jī)房面積小,靈活安全


用途廣,由于熱泵機(jī)組兼有供冷供熱的功能,機(jī)組本身體積較小,因而使機(jī)房面積大大減小,機(jī)組可靈活地安裝在任何地方,沒(méi)有儲(chǔ)煤、儲(chǔ)油罐等衛(wèi)生及安全隱患,機(jī)組采用智能化微電腦控制系統(tǒng),并有備用手動(dòng)操作系統(tǒng),無(wú)需專業(yè)人員操控,完善的電腦控制和多重保護(hù),使整機(jī)運(yùn)行安全可靠。


水源熱泵機(jī)組從嚴(yán)寒地區(qū)至熱帶地區(qū)均適用,機(jī)組適用的水源溫度從8℃到35℃均可,既可以提供7℃或50℃的空調(diào)用水,也可以提供同樣溫度的生活熱水;既可以作為城市區(qū)域供熱的熱源使用,也可以為辦公樓、賓館、別墅、居民小區(qū)等提供中央空調(diào)系統(tǒng)。


03

水源熱泵在供熱空調(diào)中應(yīng)用應(yīng)具備的條件


1、可靠的水源


對(duì)于水源熱泵而言,其水源可為地表水、江河水、湖水、海水及地下水,但目前應(yīng)用較多的水源熱泵均采用地下水,地下水作為國(guó)家的重要資源之一,政府對(duì)開(kāi)采與使用有各種限制政策和法規(guī),要獲取地下水,須通過(guò)政府有關(guān)主管部門(mén)的批準(zhǔn)方可,并應(yīng)有可靠的技術(shù)措施確保地下水的回灌。


2、充足的水源水量


水源水量是影響水源熱泵系統(tǒng)的重要因素,其水量的多少與建筑物負(fù)荷大小及空調(diào)設(shè)計(jì)方案等有關(guān),在確定方案之前,應(yīng)根據(jù)水文地質(zhì)資料合理確定水量,必要時(shí)可先打井做抽水實(shí)驗(yàn),查看在規(guī)定的連續(xù)抽水時(shí)間內(nèi)地下水的水位降是否符合要求,并根據(jù)確定的水量來(lái)選定取水井與回灌井的數(shù)量。據(jù)資料介紹,一般要求地下水的取水量為每kw制冷量為0104~0106kgps。


3、合適的水源水溫


水源的溫度也是影響水源熱泵的重要因素,同樣的機(jī)組,由于水溫不同其提供的冷量和熱量也不同。一般來(lái)講,水源熱泵對(duì)水源溫度要求的范圍是:制冷工況下,進(jìn)蒸發(fā)器水溫為10~22℃;制熱工況下,進(jìn)冷凝器的水溫為18~40℃。


 
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