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水空调系统技术的研究现状及特点

时间:2017-08-03 00:48 作者:水空调 点击: 在一般的水源热泵水空调系统中,往往都要加装辅助热源或辅助排热装置。如果能够在水源热泵水空调系统中合理利用太阳能,对于节能和环保而言都将有重大意义。

  我国热泵技术的研究与开发始于20世纪50年代,主要应用于建筑市场和工业生产过程,发展比较缓慢。自改革开放以来,能源政策、环境保护政策、建筑节能政策、城市能源结构的改变、大规模推行污水回用等因素促进我国热泵技术的发展。近十几年来,尤其是近5年,水源热泵技术已经成为国内建筑节能及暖通空调界的热门研究课题,并开始应用于工程实践,逐渐向市场化、产业化发展。基于此,笔者对近年来我国在水源热泵方面的一些主要研究现状及其特点进行了分析,并指出目前水源热泵存在的一些问题,在此基础上进一步对其发展方向进行了概括。
1、地下水水源热泵
地下水分布广泛,水质比地表水好,水温随气候变化比地表水小,是水源空调可以利用的较为理想的水源。地下水换热系统分为两种:直接地下水换热系统和间接地下水换热系统。直接地下水换热系统是将地下水经处理后直接供应到每台热泵机组,之后将井水回灌地下。由于可能导致管路阻塞,甚至导致系统机组、管道的严重腐蚀损坏,因此,只有水源的水质适宜于整个系统的材质或者在整个系统采取了有效的防堵防蚀措施后方能采用此种系统。在间接地下水换热系统中,地下水和建筑内循环水之间是用中间换热器分开的,中间换热器采取小温差换热的方式运行,根据温度和地下水深度的不同,可以在很大程度上抵消直接地下水换热系统在性能上的缺陷,但整体造价较高。综上所述,只要地下水水量充足,水温适度,水质适宜,供水稳定,开采手段先进,当地规定又允许,地下水水源热泵系统不失为一种好的方法。
深井蓄热型地下水热泵系统是对地下水水源热泵系统的一种改进。该系统采用“冬灌夏用”、“夏灌冬用”的地下水使用技术,在供冷时,冷水井为抽水井,热水井为回灌井;而在供热时,则以热水井为抽水井,冷水井为回灌井。这样,利用深井地下水的蓄热特性,就可以充分利用热泵产生的冷量和热量。
2、地热水水源热泵
地热水水源热泵系统不仅可以单独作供暖用,也可以同时供暖、供生活热水,还可兼顾夏季空调,运行成本较低。针对地热水温度高、腐蚀性强、矿化度高等特点,可以考虑使用井下换热器技术来利用地热水热能,其优点是:只取热,不取水,对环境的影响小,不会引起地面沉降。但与此同时,对井下换热器部分的防腐也提出了很高的要求。另外,针对地热水水源热泵系统的特点,应对系统中板式换热器进行优化设计。目前已有研究分析了板片材料、单片面积、流程、流道、流体速度等选取的原则,并在综合考虑技术、经济、环境效益及节能的基础上,提出了板式换热器计算机优化算法。这些可在今后板式换热器设计选用中作为参考依据。
3、地表水水源热泵
地表水换热系统分为两种:开式地表水换热系统和闭式地表水换热系统。开式地表水换热系统是将地表水在循环泵的驱动下,处理后直接流经水源热泵机组或通过中间换热器进行热交换的系统。闭式地表水换热系统是将封闭的换热盘管按照特定的排列方法放入具有深度的地表水体中,传热介质通过换热管管壁与地表水进行热交换的系统,与土壤源热泵一样,冬季北方地区应进行防冻处理。
地表水中的海水约占自然界水总储量的96.5%。国外有应用海水作热泵水源的实例,我国一些沿海城市利用海水作工业冷却水源已有多年历史。近年来,国内有用海水作热泵水源的研究,但实用化尚待时日。其中,开式海水换热系统要考虑与海水连通的所有设备、部件及管道具备过滤、清理的能力,能有效防堵防蚀;闭式海水换热系统要考虑与海水接触的所有设备、部件及管道具备防腐、防生物附着的能力。其次,陆地上的地表水,即江、河、湖、水库水均比海水和地下水矿化度低,但含泥沙等固体颗粒物、胶质悬浮物及藻类等有机物较多,含砂量和浑浊度较高,须经处理方可作热泵水源。因此,需根据应用条件综合考虑系统的可行性。
4、其他类型的水源热泵
综合水源热泵和空气源热泵的优缺点,利用浅水池水作为冷热源将是一种很好的水源热泵水空调系统改进形式。结合理论分析和实验可以看出:提高浅水池水下换热器性能,改善土壤特性,优化水池设计,利用太阳能等措施可以有效提高整个浅水池水源热泵水空调系统的性能。在一般的水源热泵水空调系统中,往往都要加装辅助热源或辅助排热装置。如果能够在水源热泵水空调系统中合理利用太阳能,对于节能和环保而言都将有重大意义。但是,太阳辐射热量有季节、昼夜的规律变化,同时还受到阴晴云雨等随机因素的影响,故太阳辐射热量具有很大的不稳定性。因此,怎样解决好太阳能利用的间歇性和不可靠性问题就很重要了。
生活及工业废水属于未利用能,也是一种很好的水源热泵水源。在有条件的地区,可积极推广应用。但是同海水源热泵系统类似,要解决好废水污水堵塞腐蚀系统,换热设备及管道问题才可取得良好的效果。

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