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水环热泵与空气源热泵系统工艺流程及差别分析

时间:2018-03-18 17:11 作者:水空调 点击: 水环热泵水空调系统是用水环路将小型水源热泵(水环热泵机组)并联在一起,构成以回收建筑物内部余热为主要特征的供热与供冷空调系统。
  低碳、节能、环保既是21世纪世界经济发展的主题,也是我国经济长期可持续发展的模式。水环热泵作为一种节能装置,在工程中应用价值也越来越高。已有学者对水环热泵水空调系统在京津地区单体建筑中的节能性进行了分析研究,结果表明:水环热泵水空调系统在没有明显内外区划分的单体建筑中也具有节能性。本文结合天津地区某工程实例,对水环热泵水空调系统与空气源热泵空调系统的运行能耗、系统造价及运行费用进行对比分析。
  一、水环热泵水空调系统
  水环热泵水空调系统是用水环路将小型水源热泵(水环热泵机组)并联在一起,构成以回收建筑物内部余热为主要特征的供热与供冷空调系统。这种系统要求建筑物内部具有可回收的余热,通过循环水将这些余热分配到需热区域,在不需要外界任何能量情况下,不同区域的水环热泵机组可同时从循环水中取热与放热,实现同时供热与供冷的效果。
  水环热泵水空调系统中两个关键的部分为循环水系统和水环热泵机组。循环水系统作为水环热泵水空调系统中各水环热泵机组的能量载体,流动的不是冷水或热水,而是常温的循环水。在供热时,循环水为水环热泵机组提供热源,不足的热量由辅助加热设备补充。在供冷时,循环水为水环热泵机组提供冷源,而多余的热量则由冷却塔排出。水环热泵机组是水一空气热泵机组的一种,各机组均能单独实现供热和供冷功能,机组直接将循环水作为热源和热汇,直接与室内空气进行热交换,承担室内负荷。
  循环水温度通常维持在15~35℃,循环水的温度范围是循环水系统控制的重要依据。当循环水温度高于设计上限时,冷却塔开启,循环水通过冷却塔散热。当循环水温度低于设计下限时,辅助加热设备投入使用,对循环水进行加热,由此保证循环水温度处于设计范围内,从而保证水环热泵机组的运行。通常,在夏季,水环热泵水空调系统中各水环热泵机组均按供冷工况运行,向循环水放热,此时需要开启冷却塔散热。在冬季,系统中大部分水环热泵机组按供热工况运行,从循环水吸热,而一些位于建筑物内区的机组由于房间常年需要供冷而按供冷工况运行,向循环水放热。当系统中供冷机组的放热量不足以补充供热机组的吸热量时,循环水温度将下降,当下降到设计下限时,辅助加热设备开启。当放热量大于吸热量时,循环水温度将上升,当上升到设计上限时,冷却塔开启。在过渡季节,水环热泵水空调系统中供冷机组的放热量与供热机组的吸热量经常处于相当的水平,此时循环水温度自动维持在设计范围内,无需开启冷却塔或辅助加热设备。
  二、空气源热泵空调系统
  冬季,空气源热泵空调系统通过空气源热泵提取室外空气的热量,再通过末端风机盘管释放到建筑物内部房间中。对于采用两管制风机盘管的空调系统,空气源热泵空调系统不能实现不同区域同时供热与供冷。空气源热泵由于采用了空气循环式散热方式,因此不需要设置冷却塔,但受室外气象条件(主要指温度与相对湿度)影响很大。冬季室外温度降低时,由于蒸发器结霜常导致空气源热泵制热量剧烈下降,机组甚至无法启动。为了解决这个问题,需要增设辅助加热设备(电加热水箱)以保证空调系统冬季的运行。
  三、差别分析
  相对于传统供热空调系统,上述两种空调系统都具有节能性,但所采用的节能方式不同。空气源热泵空调系统是利用热泵机组将室外空气中的热量转移到室内房间,从而达到节能环保效果。而水环热泵水空调系统则是利用循环水将建筑物内部所产生的余热进行合理分配,从而达到节能与环保效果的节能技术。这种技术突出的特点是在不需要任何外加冷热源的条件下,通过建筑物内部的能量回收与转移,实现不同区域供热与供冷,既满足不同区域房间热舒适度,又实现了节能与环保的效果。
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