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概述节能型水源热泵机组及其应用

导读: 本文概述了水源热泵的发展与现状,对目前水源热泵机组应用所存在的问题进行了分析,提出了一种节能型水源热泵机组结构,对水源热泵在我国的应用与发展具有推动作用。

  OFweek节能网讯:一、概述

  日益增长的能源消耗和环境污染是困扰人类社会的两大难题,引起了世界各国的高度重视。根据国际能源热泵组织(IEA Heat Pump Centre)和欧洲热泵协会(EHPA)统计的资料表明,目前欧洲有450万台热泵用于住宅,150万台热泵用于第三产业,2.5-3万台热泵用于工业。EHPA的目标是到2010年在欧洲至少有1500万台热泵用于住宅,这相当于每年节省100TWh的能源和减少4000万吨的CO2 的排放。至2002年瑞士热泵在新住宅的占有率超过1/3,日本建筑物的热泵占有率达到20%,而我国热泵的应用在1990年之后才得到了迅速发展,至1997年已安装1140万台,而且呈迅速发展的势头。

  我国的城市中心区域正在逐步禁止使用燃煤锅炉,燃油锅炉的使用也正在受到一定程度的限制,这样就给热泵机组的应用提供了巨大的发展空间。热泵机组主要分为空气源热泵和水源(地源)热泵,由于空气源热泵受环境、气候的影响较大,其应用受到了很大程度限制,而地下水温度冬夏变化不大,因此以地下水做冷热源的水源热泵系统使这一问题得到了有效的解决。它以耗能少,利用可再生能源,不消耗水资源,不污染环境,符合可持续化发展的要求等诸多优势受到社会各界的广泛欢迎。

  二、水源热泵的现状

  水源热泵应用的最大问题在于要结合实际情况,提供一个稳定的水源,同时要解决地下水的回灌问题以及冬季如何最大限度的利用水中所蕴藏的能量。目前此类工程的应用一般采取自然回灌,由于自然回灌只是重力做功,而取水是动力做功,要维持水系统的平衡,确保取出的水全部回灌,取水井与回灌井数比例一般采取1:2或2:3。这不仅增加投资,而且在部分负荷时回灌井利用率低。因此能否解决既要减少投资,又能节约运行费用,同时保证100%回灌问题,将直接关系到水源热泵的应用与发展。因此研究开发一种节水、高能效比的水源热泵机组有助于水源热泵的应用与推广,并且会具有很好的市场前景。

  三、节能型水源热泵机组

  为了克服热泵工况增大传热温差所带来的诸多技术问题,我们在机组的结构上进行了研究与探索。其结构是机组采用两个小型蒸发器,每个蒸发器与一台或几台压缩机及冷凝器、膨胀阀等组成各自独立的制冷循环系统。两个蒸发器的进出水管之间通过阀门控制来实现两个蒸发器水系统的串联或并联。夏季制冷工况运行时两个蒸发器水管之间的阀门打开,空调末端系统的回水分两路同时进入两个蒸发器,在蒸发器的出口合流后进入空调末端,也就是说冷水并联流过两个蒸发器。系统的冷量是通过两个蒸发器实现的,每个蒸发器的进出口水温都是12/7℃(进出水温差Δt=5℃);冬季热泵工况运行时,两个蒸发器水管之间的阀门关闭,作为热源的地下水依次流过两个蒸发器,也就是说两个蒸发器的水串联,作为热源的地下水通过两个蒸发器来实现Δt=10℃的温降。与水并联流过蒸发器相比,串联时水流过蒸发器的流通面积减小,弥补了水流量减小对流速的影响,这样流经每个蒸发器的水流量、流速与夏季工况运行时一致,对传热性能的影响较小,既达到了节约地下水的目的,又不影响换热性能。

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