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水源热泵系统热回收技术简介

日期: 2017-07-28
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  水源热泵技术作为一种有益于环境保护和可持续发展的冷热源形式越来越多引起社会的广泛关注。水源热泵是一种利用地球表面浅层水源(如地下水、河流和湖泊)或者人工再生水源(工业废水、地热尾水等)的既可供热又可制冷的高效节能空调系统,水源热泵技术利用热泵机组实现能量从低温体向高温体转移,将水体和地层蓄能作为夏季空调和冬季供暖的冷热源,在冬季,水源热泵机组将水体和地层中的能量提取出来,供给室内采暖;夏季,将室内的热量提取出来,释放到水体和地层中,实现室内的降温。


水源热泵系统热回收技术简介

  随着对水源热泵系统技术不断的研究,一些新的节能、环保的技术也不断的推出,其中冷凝热回收作为一种典型的新技术也日益得到了社会广泛的关注。

  在夏季,绝大部分民用建筑既需要冷量又需要热量。房间内的空调系统需要冷量来给室内降温,以满足人们的舒适性要求,而大量的洗浴设施又需要很多热量来提供生活热水,满足人们的卫生需要。

  传统技术会设置两套系统来分别提供冷量和热量,最常用的系统为主机采用水冷机组和锅炉,一方面水冷机组需要耗费大量的电能来制冷,把房间内的热量提取出来,通过冷却塔释放到空气中去,另一方面锅炉又要消耗大量珍贵的一次能源来供给热量,等于既向空气中排放了大量热量,又要从燃料中获取热量,其中向空气中排放的热能全部浪费掉了,造成了资源的大量浪费。

  普通水源热泵系统会分别设置两套机组,一套机组将室内热量提取出来,释放到地下,提供给房间空调;另一套机组将水源水中的热量提取出来供给生活热水,由于需要分别设置两套机组,并且对空调系统所提取出来的热量未进行回收直接释放到地下,因此无论从初投资及运行费用来说,都不是最佳的选择。

  那么是否可以采用一套水源热泵主机既提供给房间空调又将释放到水源水中的热量进行热回收并提供给生活热水,来同时满足空调和生活热水的需要呢?


当水源热泵机组负荷以满足空调系统需要时,如果机组产出的热量大于生活热水的需热量,即当Q3小于Q1+Q2时:Q1+Q2= Q3+ Q4

当水源热泵机组负荷以满足生活热水系统需要时,如果机组产出冷量大于空调系统的需冷量,即当Q2小于Q3-Q1时: Q1+Q2+Q5= Q3

由上图可以看出,由于采用了热回收技术,如果系统设计合理,运行在制热工况下,水源热泵的cop值非常高,其cop=(Q2+ Q3)/ Q1

未采用若回收技术的水源热泵制热工况下其cop=Q3/ Q1

根据清华同方SGHP1000型机组的性能参数:当机组的冷冻水供回水温度分别为7℃,14℃,冷却水供回水温度分别为54℃,44℃时机组的制热量为917KW,制冷量为667KW,输入功率为250KW。

热量全部回收,其cop值为(917+667)/250=6.3,

如果不进行热回收,制热工况下,机组的cop值为917/250=3.7


  上述的理论分析给我们指明了进行热回收技术的收益效果,在热回收系统设计中如何真正能使系统高效、简单可靠将是系统设计研究的重点。

  首先我们分析空调负荷及生活热水需热量各自的特点。实际工程中的空调冷负荷随着室外气象参数、人员密度、电气设备发热等条件的变化而变化,而生活热水系统的耗热量与卫生器具个数、人员密度、使用时间等情况有关,二者在同一时间上的数值存在着不匹配现象。

  解决负荷的不匹配问题是能否成功进行热回收的关键,由于不同建筑同一时间对冷量及热量的需求有很大的差异,因此我们选择典型的建筑进行分析。



热回收技术的优势


  1、系统采用热回收技术时,是将空调系统和生活热水系统看作一个系统来进行设计,主机的选择是按照两个系统负荷的逐时值之和的最大值来选取,而不是根据两个系统逐时负荷的最大值来分别选取主机,因此可以降低主机的配置,降低了工程造价。

  2、由于采用热回收技术,减少了水源水的需求量,即减少了水源水井的数量,从而降低了工程造价。

  3、由于回收了热量,又减少了水源水量,系统的能效比很高,从而降低了运行费用。


热回收系统设计时应注意的问题


  1、要对整个系统做逐时负荷计算,针对不同的建筑要分别计算整个系统冬夏季所需要的热量和冷量,使主机能够分别满足冬季和夏季的需要。

  2、应加强自控系统的配置,要使系统简单、可靠的运行。

  3、夏季采用热回收技术的机组的制冷量小于其额定制冷量20%左右。 


热回收系统的前景


  1、可考虑与蓄能技术的结合应用,如水源热泵系统可以同时应用热回收技术和冰蓄冷技术,可以预见,整个系统将是高效节能的。

  2、大型的集中供冷、集中供热场所,如大型住宅社区等是应用水源热泵热回收技术的最佳场所。


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