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地表水空调的特点及适用范围

时间:2018-01-21 17:01 作者:水空调 点击: 地表水空调是以地表水为热源的可进行制冷制热循环的一种热泵型整体式空调装置,它在制热时以地表水作为热源而在制冷时以地表水作为排热源。
  一、地表水空调的特点
  地表水空调是以地表水为热源的可进行制冷制热循环的一种热泵型整体式空调装置,它在制热时以地表水作为热源而在制冷时以地表水作为排热源。以水作为热源的优点是:水的质量热容大,传热性能好,传递热量所需的水量较少,换热器的尺寸可较小。所以在易于获得温度较为稳定大量水源的地方,水是理想的热源。江河湖海的地表水在一年内温度变化较小,都可作为冷热源。
  地表水温度一年四季相对稳定,冬季比环境空气温度高,夏季比环境空气温度低,是很好的热泵热源和空调冷源,大大提高了一次能源的利用率。地表水空调制冷、制热系数一般可达3.5~4.4,与传统的空气源热泵相比,要高出40%左右。锅炉供热只能将90%以上的电能或70%~90%的燃料内能转化为热量供用户使用,因此水空调要比电锅炉加热节省2/3以上的电能,比燃料锅炉节省1/2以上的能量;其运行费用比普通空调能节省40%左右。
  总的来讲,地表水空调系统主要具有以下技术优越性:
  (1)地表水空调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河流、湖泊以及海洋等。地表土壤和水体不仅是一个巨大的太阳能集热器,收集了47%的太阳辐射能量,比人类每年利用能量的S00倍还多,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,地表水空调是一种利用清洁的可能源的技术。
  (2)地表水温空调机组冬季可利用的水体温度比环境空气温度高,所以热泵循环的蒸发温度提高,能效比也提高。而夏季水体比环境空气温度低,所以制冷的冷凝温度降低,使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式,机组效率提高。据环保署(EPA)估计,设计安装良好的水空调,平均来说可以节约用户30%~40%的供热制冷空调的运行费用。
  (3)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,使得热泵机组运行可靠、稳定。而且整个系统的维护费用也较锅炉制冷机系统大大减少,保证了系统的性和经济性。
  (4)不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。
  (5)水空调使用的是电能,电能本身为一种清洁的能源,所以节能的设备本身的污染就小。设计良好的地表水空调机组的电力消耗,与空气源热泵相比,相当于减少30%以上,与电供暖相比,相当于减少70%以上。
  (6)地表水空调系统可实现对建筑物的供热和制冷,还可供生活热水,一机多用。一套系统可以代替原来的锅炉加制冷机的两套装置或系统。系统紧凑,省去了锅炉房和冷却塔,节省建筑空间,也有利于建筑的美观。
  当然,象任何事物一样,地表水空调也不是十全十美的,主要存在着以下缺点:
  (1)受可利用的水源条件及气候条件的影响较大。地表水空调理论上可以利用的地表水资源,其实在实际工程中,不同的水资源利用的成本差异是相当大的。所以在不同的地区是否有合适的水源成为地表水空调应用的一个关键。目前的水空调利用方式中,闭式系统一般成本较高。而开式系统,能否寻找到合适的水源就成为使用水空调的限制条件。对开式系统,水源要求满足的温度、水量和清洁度。而且的地表水体能够承担的冷热负荷与其面积、深度和温度等多种因素有关,因此需要根据具体情况进行计算。
  (2)用水作为热源时存在一些问题:那就是水系统比较复杂,又需要消耗水泵的功率,如水质硬度较大,还会造成换热器表面结垢,使设备的传热性能下降,如水中含氯离子量大,还会造成设备的腐蚀。
  (3)制冷量较大(10kW以上)的水空调机组由于机组内压缩机的功率较大,因而机组噪声较大,所以在设计和安装时要考虑一些降低噪声的措施。
  (4)其应用还会受到投资经济性的限制。由于受到不同地区、不同用户及能源政策、燃料价格的影响,水源基本条件不同,一次性投资及运行费用会随着用户的不同而有所不同。虽然总体来说,地表水空调的运行效率较高、费用较低。但与传统的空调制冷取暖方式相比,在不同地区不同需求的条件下,地表水空调的投资经济性会有所不同。
  二、地表水空调的适用范围
  制约地表水空调应用的障碍主要是初投资可能较高,以及、建筑设计人员和公众对这一技术缺乏了解。根据国外的经验,由于水空调运行费用低,增加的初投资一般可在3~7年内收回,水空调系统在整个服务周期内的平均费用将低于传统的空调系统。水空调供暖空调一体化,替代了传统的锅炉加空调两套装置系统,节省初投资及占地和运行费用,对既需要供暖又需要空调的场所,通过综合的经济性分析比较,认为水空调在目前能源价格下有较强的经济竞争性。因此,如果空调建筑物附近有可利用的地表水源,利用地表水作为空调冷热源的热泵系统可能是既节能又经济的空调系统。
  地表水空调的适用性与地区的地表水量、水温、水质以及室外气候条件有关,水空调机组工况参数的确定以及性能的适用性,直接关系到水空调系统的正常运行和能量消耗。地表水空调系统是以节能和经济性为目的来考虑的。因此,它的适用范围是:
  (1)适用于夏季炎热,冬季不太冷又需供暖的地区。
  (2)适用于建筑规模较大,而且建筑物附近有可利用的江、河、海、湖、水池或人工湖等地表水源,冬季水源不会结冰。
  (3)还可适用于旧建筑改造工程。
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