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水源热泵在实际应用中的技术优势

来源:本站 浏览次数:219 2015-08-18 15:14:00

                                                                                       水源热泵在实际应用中的技术优势

                                                                                         中国建筑技术集团有限公司副总工程师 杨绍胤

  空调能耗一般占建筑物总能耗的一半左右。如果能够改进建筑物空调系统的能效,采用高能效的空调设备对于节能具有重大意义。水源热泵空调系统凭借其调节方便、可同时供冷供暖、建筑物热回收效果好、系统布置紧凑简洁灵活、设计方便、施工及运行管理简便的特点成为了当前建筑节能设计中一个理想的选择。
  一、系统运行可靠性高、寿命长
  水作为热源的优点是水的比热大,传递一定热量时所需水量少。水体的温度一年四季相对稳定,其波动的范围远远小于空气的变动。是很好的热泵热源和空调冷源,水体温度较恒定的特性,使得热泵机组运行更可靠、稳定、也保证了系统的高效性和经济性。
  水源热泵机组的运行工况不随气候条件的变化而变化,也不存在空气源热泵的冬季蒸发器表面结霜问题,机组运行稳定,大大提高了机组的使用寿命。此外水源热泵空调的集中冷却,分散制冷的网络型系统,不会由于机组局部故障而造成整个系统的瘫痪,所以整个系统的故障瘫痪率接近于零。
  水源热泵压缩机选用高效旋转式或涡旋式机组。每个单机达到设定温度时会自动停机,因此实际工作时间要比大机组短,相对寿命就长。正常情况下主机使用寿命能达到20年以上。
  二、一机多用,应用范围广
  在夏热冬寒地区,各房间或区域负荷特性相差较大,需要长时间向建筑物同时供热和供冷的情况下,水源热泵有着明显的优点。不仅节省了大量能源,而且用一套设备可以同时满足供热和供冷的要求,减少了设备的初期投资。
  对于双盘管机组,冬季采暖时压缩机停用,在机组热水盘管内通入热水(水温45~60℃)直接采暖。选用适当的热水源,就可达到冬夏两季均节能的目的。
  水源热泵机组在供应热水的同时,冷水侧将提供零下7℃以上的冷水,这部分冷水可以用于建筑空调之用或作工艺用冷水,而且这是免费的。
  三、控制灵活方便,自动化程度高
  正由于各房间都有不同的需求,空调系统必须有足够的灵活性,才能满足这些需求。水源热泵空调是一种集中冷却、分散制冷的系统,每台主机分布在各个需要空调的区域,所以能方便地在各房间末端的线控器上对空调进行控制(包括开关、调节温度、湿度、风速等),能最大限度地满足各房间的需求,使之更符合个人需要,提高舒适性。
  水源热泵机组由于工况稳定,所以可以设计简单的系统,部件较少,机组运行简单可靠,维护费用低。
  空调机组为微电脑智能化控制,机组可遥控、线控或面板操作,可设置时间、温度。当机组电脑板上配置通讯口时,通过中央计算机可对系统集中监控,与建筑物自动控制系统接口,实现设备管理自动化及能量管理自动化。温度控制装置由机组自带,无需另设控制中心或控制室。
  四、节约投资
  与一般的中央空调系统比较,分体水源热泵空调系统无需考虑制冷机房、锅炉房、空调机房,也不需设大的通风管道和冷冻水管道。机组在工厂预先组装,减少了工地的装配工作。由于水源热泵的水系统管路内的水为常温水,冷却水管不需保温减少了材料费。分散式小主机安装在吊顶或走道上,无需机房,节约了投资。
  水源热泵机组系统末端设备完全独立,因而用户也根据需要分期安装,分期投资。
  五、高效节能,运行费用低
  例如,美国特灵公司WP-D机组,其制冷量为1.66~81.0kW、供热量为2.56~75.5kW、风量为0.10~4.70m3/S、能效比为2.8~3.5、性能系数为3.4~4.3。
  据美国环保署(EPA)估计,设计安装良好的水源热泵,平均来说可以节约用户30~40%的供热制冷空调的运行费用。
  我国广州如德公司研制的新型高效节能水冷式中央空调系统能效比EER为5.54。
  常规冷水机组考虑到冷却水系统、冷冻水泵、冷冻机、末端风机功耗,整个系统满负荷能效比EER为2.8~3.5。分体水源热泵机组具有比风冷热泵机组和分体式单冷/冷暖机组高的能效比,故可降低电耗。当整幢建筑中只有部分用户使用时,只需启动自身机组和循环水系统。
  水源热泵空调的系统能效比可达4.0,比传统的风冷热泵高出40%左右,即在满负荷运转的情况下,运行费用比风冷热泵少40%,同时“水源热泵”空调不设冷媒水系统,管路损耗与常规中央空调相比可以减少10%—12%,二项相加系统比风冷热泵可以节约运行成本35—40%。并且中央空调的每个主机可独立开关,可以根据实际使用的房间数,打开主机的数量,当空调房间使用不一致时,节能效果尤为突出。水源热泵空调系统在冬天如能利用太阳能或地热,将更加降低运行费用。
  六、环境效益显著
  设计良好的水源热泵机组的电力消耗,与空气源热泵相比,相当于减少30%以上,与电热采暖相比,相当于减少70%以上。
  水源热泵机组的运行没有任何污染,可以建造在居民区内,没有燃烧,没有排烟,也没有废弃物,不需要堆放燃料废物的场地,且不用远距离输送热量。
  与家用风冷热泵空调或变冷量(VRV)系统相比较,没有室外机,减少了对外墙立面的影响,不会破坏立面的美观。
  七、维护、管理成本低
  由于水源热泵无冷冻水系统,管路中走的是常温水,不会产生管道冷凝水,因此不会破坏吊顶及其它装饰部位,也不会因为保温失效而降低制冷效果,这些都减少了维护管理的成本。
  水源热泵系统设备简单且安装方便,启动调整容易,分区设计灵活,故障非常少,不需配备熟练的工程师。在使用过程中不需专业技术人员操作,能实现无人化管理,从而降低管理成本。
  八、系统电力容量要求低
  水源热泵效率高,一般总能耗电比螺杆冷水机组低10%—30%。比风冷机组(VRV,风冷热泵)低40%。水源热泵采用单相电源功率因数高(COSφ=0.96),空调系统变压器容量可下降30%左右,因此总电力装备容量低,节省供配电工程费。
  九、节省建筑物空间
  水源热泵无主机房,不占地,所有机组都安装在吊顶内,极大地提高了建筑物的利用率。而传统中央空调主机房要占用1%的建筑总面积。
  十、能耗计量方便
  分体水源单冷/热泵机组可与用户的单独电表连接,由用户自己承担空调的电费。至于冷却塔或加热装置的耗能费,可以按比例分摊到各户收取。
  十一、防止空气传播疾病
  水源热泵系统各个制冷单元相互独立迸行空气调节,空调机组分散于各个空调房间,相互独立进行空气调节,新风机系统又可使房间空气保持清新、舒适。从而避免出现空气交叉污染,有效的防止空气传播疾病。
  十二、属可再生能源利用技术
  水源热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源,进行能量转换的供暖空调系统。其中可以利用的水体,包括地下水或河流、地表的部分的河流和湖泊以及海洋。地表土壤和水体不仅是一个收集了47%的太阳辐射能量的太阳能集热器,而且是一个巨大的动态能量平衡系统,地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散的相对的均衡。这使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地能成为可能。所以说,水源热泵是利用清洁可再生能源的一种技术。
                                                                                                                                                                      (由上海节能协会供稿)

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