水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)簡介_0

1、水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)簡介-暖通論文摘要：概述了水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)在我國的歷史和現狀，簡要介紹 了水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)的工作原理和適用場合， 重點分析了水環(huán)熱泵空 調系統(tǒng)的優(yōu)點和缺點。關鍵詞：水環(huán)熱泵 水/空氣熱泵節(jié)能、尸、 亠刖言熱泵從本質上來說是一種熱回收裝置，它從低溫熱源處吸取熱量 并提咼品位后，再在咼溫熱源處放熱，起到節(jié)省咼位能的租用。自 1989年以來，熱泵技術在我國的應用與發(fā)展進入了興旺期。據統(tǒng)計， 1996年我國空調設備（指電動冷熱水機組、吸收式冷熱水機組、房 間空調器以及單元空調機組，但不包括進口機組）的總制冷能力約為 2000萬kW，其中熱泵型機組的制冷能力約占 60%.20世紀80年代

2、初，我國在一些外商投資的建筑中采用了水環(huán)熱 泵空調系統(tǒng)時至今日，水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)在我國的應用已經有了不 小的普及。90年代水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)便在我國得到廣泛的應用。據 統(tǒng)計，1997年國內采用的工程共52項.不僅在北京、上海、廣州、深 圳、天津等大城市中一些工程采用它，而且如佛山、紹興、惠州、泉 州等中小城市也開始采用水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)。此外，有關水環(huán)熱泵空 調系統(tǒng)的研究也卓有成效。從1993年起，原哈爾濱建筑工程學院就 開始了水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)在我國應用的預測分析與評價。之后，不少相關論文隨之發(fā)表，如文獻.2005年，國內水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)的工程 技術專著，即文獻一一水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)設計出版。1、水

3、環(huán)熱泵空調系統(tǒng)的概況水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)是指小型的水/空 氣熱泵機組的一種應用方式，即用水環(huán)路將小型的水 /熱泵機組并聯(lián) 在一起，形成一個封閉環(huán)路，構成一套回收建筑物內部余熱作為其低 位熱源的熱泵供暖、供冷的空調系統(tǒng)。典型的水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)由三 部分組成：（1）室內的小型水/空氣熱泵機組；（2）水循環(huán)環(huán)路；（3）輔助設備（如冷卻塔、加熱設備、蓄熱裝置等）。水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)的基本工作原理是：在水 /空氣熱泵機組制熱 時，以水循環(huán)環(huán)路中的水為加熱源；機組制冷時，則以水為排熱源。 當水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)制熱運行的吸熱量小于制熱運行的放熱量時，循環(huán)環(huán)路中的水溫度升高，到一定程度時利用冷卻塔放出熱量； 反之循

4、環(huán)環(huán)路中的水溫度降低，到一定程度時通過輔助加熱設備吸收熱量。 只有當水/空氣熱泵機組制熱運行的吸熱量和制冷運行的放熱量基本 相等時，循環(huán)環(huán)路中的水才能維持在一定溫度范圍內， 此時系統(tǒng)高效 運行。2、水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)的優(yōu)點上世紀 80年代初期在我國應用的一 些水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)顯示出了許多的優(yōu)點： 如回收建筑物余熱的特有 功能；不像傳統(tǒng)鍋爐那樣會對環(huán)境產生污染； 省掉或減少常規(guī)空調系 統(tǒng)的冷熱源設備和機房；便于分戶計量與記費；便于安裝、管理等。 據有關文獻的預測分析，水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)上一種很有前途的節(jié)能型 空調系統(tǒng)下面，本文從組成系統(tǒng)的三個方面逐一分析水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)的優(yōu)點2.1、水循環(huán)環(huán)路方面首

5、先，按水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)在建筑物中的用途， 它屬于熱回收式 熱泵系統(tǒng)。在室外空氣溫度較低的情況下，建筑物的周邊區(qū)需要額外 的熱量來維持室內溫度的穩(wěn)定舒適； 與此同時，建筑物的內區(qū)則因為 存在室內熱源（如照明、設備、人體等散熱），而需要降低室內的溫 度。水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)通過同時連通建筑物周邊區(qū)和內區(qū)的水循環(huán)環(huán) 路，可以將內區(qū)產生的余熱轉移到周邊區(qū)， 在對內區(qū)供冷的同時對周 邊區(qū)供熱，而不存在或者少量存在常規(guī)空調系統(tǒng)在同種情況下的冷熱 量抵消所造成的能量浪費。因此，該系統(tǒng)的建筑物熱回收效果好，在 充分利用余熱的同時節(jié)約了能源。當建筑物內部同時由供熱工況機組 和供冷工況機組模式同時運行時，采用水環(huán)熱泵

6、空調系統(tǒng)的運行費用 最多可降低至50%左右。其次，與上類似，為了達到同時供冷供暖的效果，相對于常規(guī)空 調系統(tǒng)必須采用造價昂貴的四管制風機盤管系統(tǒng)而言， 水環(huán)熱泵空調 系統(tǒng)的水循環(huán)環(huán)路仍然采用兩管制。 如此，就不會存在或者減少常規(guī) 的四管制的風機盤管系統(tǒng)對各個條件要求不同的房間空調時所出現 的冷熱量抵消，避免了由此造成的能量的無謂消耗， 更節(jié)省了管道系 統(tǒng)的初投資費用。再次，由于水循環(huán)環(huán)路中的水溫在常溫范圍內、 與其環(huán)境溫度的 溫差不大，所以常溫水所消耗的能量比常規(guī)空調系統(tǒng)小得多。同時， 因為減少了輸配過程中的冷熱耗散等損失， 環(huán)路的熱損失也比常規(guī)空 調系統(tǒng)要小得多?？偟膩碚f，水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)與

7、常規(guī)空調系統(tǒng)相比， 僅管道熱損失減少這一項，節(jié)能效率約為8%15% 而且，由于水循 環(huán)環(huán)路管道可不設保溫和防潮隔濕，還能減少保溫層及其它的一些材 料費用。2.2、小型水/空氣熱泵機組方面一般，水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)采用的都是室內的， 根據室內負荷的大 小分別安裝在各個房間內。各房間內的用戶就可以根據室外溫度的變 化和各自不同的要求，在一年內的任何時間隨意進行房間里的供暖或 供冷的調節(jié)，而不會影響到其它房間的溫度。由于便于調節(jié)也不會出 現房間過冷、過熱等情況，既避免了常規(guī)空調系統(tǒng)的能源浪費，又營 造了良好的室內環(huán)境。同時，室內的小型水 /空氣熱泵機組也便于分 戶計量和分戶收費。對于業(yè)主來說，如果采用常

8、規(guī)空調系統(tǒng)，就必須一次購齊冷水機 組及其它設備，往往會造成很大的資金壓力，而且冷水機組一般要在 安裝一兩年后才能發(fā)揮效益；而水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)中的小型水/空氣熱泵機組可以分期投資、分批建設，甚至可以在用戶入住前逐層安裝， 其投資回報效益高、見效快。這一特點也使水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)在舊樓 翻新或系統(tǒng)改造中頗有市場，因為常規(guī)空調系統(tǒng)無法避免損壞原有的 結構，且不易找到適合的冷凍機房，一般還需要全樓停業(yè)來進行改造 工程，造成的經濟損失較大。對于設計方來說，由于采用了室內的小型水 /空氣熱泵機組，也 就沒有了體積龐大的風管、冷水機組等，所以系統(tǒng)布置更加緊湊、簡 潔和靈活，也不用再設置空調機房（或減少機房面積

9、），也為業(yè)主增 大了使用面積及有效空間。水環(huán)熱泵空調。對于施工方來說，由于小 型水/空氣熱泵機組可以在工程里進行組裝，所以減少了工地的安裝 工作量。2.3、輔助設備方面如果再在水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)中加入蓄熱裝置等輔助設備，則更能 提高系統(tǒng)的經濟性。因為蓄熱裝置可以實現內區(qū)制冷機組向水循環(huán)環(huán) 路中釋放的冷凝熱與周邊區(qū)制熱機組從水循環(huán)環(huán)路中吸取的熱量在 一天或者更長的時間周期內達到平衡，從而降低了冷卻塔和水加熱器 的年耗能量。3、水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)的缺點水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)的發(fā)展主要面臨來自兩個方面的問題：其一是從系統(tǒng)這個方面來看，國內的一些建筑 物內余熱小或無預熱，尚需補充加熱設備，致使其不能充分發(fā)揮原有

10、 的一些優(yōu)點；其二是從設備這個方面來看，水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)中采用 的小型水/空氣熱泵機組所存在的一些固有問題也限制了其更廣泛的 應用。目前，針對上述的兩個缺點，也出現了許多的解決辦法，以期 推廣水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)的應用。3.1、建筑物內余熱不足通過分析水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)的運行特性我們可知，只有當建筑物 內區(qū)有大量余熱且周邊區(qū)需要供熱，才能通過水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)將建 筑物內區(qū)的余熱轉移到需要熱量的周邊區(qū)，從而達到回收建筑物余 熱、節(jié)約能源的目的。但是，我國的各類建筑物內部負荷不大，建筑 物的內區(qū)面積又小，因而建筑物的余熱量也較小。在這種情況下，如 果要采用水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)，則勢必要增設鍋爐。然而，將鍋爐

11、的高 位熱能加熱水循環(huán)環(huán)路中的循環(huán)水使之成為與室溫相差無幾的低溫 熱源，再由水/空氣熱泵機組消耗電能將其提升到高位熱量向室內供 暖，這本身就是不經濟、不合理的。此外，如果采用的是燃煤鍋爐， 還存在一個環(huán)境污染的問題。解決建筑物內余熱不足這個問題的途徑，就是由建筑物的外部引 進低溫熱源，以替代建筑物內的余熱量。太陽能、水（地表水、井水、 河水等）、土壤、空氣均可作為水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)的外部能源 例如大 連電力大廈（高層單元式建筑）利用熱電廠冷卻水作為水環(huán)熱泵空調 系統(tǒng)的外部熱源，收到良好的節(jié)能效果此外，哈爾濱工業(yè)大學提出 一種空氣/水熱泵與水/空氣熱泵耦合雙級熱泵供暖系統(tǒng)。該系統(tǒng)在寒 冷地區(qū)，用空

12、氣源熱泵冷熱水機組制備10C20C低溫水，通過水環(huán)路送至室內各個水/空氣熱泵機組中，水/空氣熱泵再從水中汲取熱 量，直接加熱室內空氣，達到供暖目的總而言之，可以通過廉價的 輔助熱源來解決建筑物內余熱不足的問題， 拓寬水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)的 應用范圍。3.2、小型水/空氣熱泵機組首當其沖的是小型水/空氣熱泵機組的的制冷性能系數COP遠小 于大型冷水機組，而且在相同制冷量條件下價格就其它型式的主機來 講也偏高。另外一個重要的問題，就是小型水 /空氣熱泵機組安裝在 室內，熱泵機組內部的壓縮機和風機將會成為一個很大的噪聲源，無 法滿足室內環(huán)境的噪聲標準要求。針對如何提高水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)在供冷中的經濟性這個

13、問題，我們可以通過在空調系統(tǒng)設計中采用混合系統(tǒng)的形式加以解決?；旌舷到y(tǒng)是指水/空氣熱泵機組同其它空調設備（如冷水機組、單元柜式空 調機等）共同組合而成為全新的空調系統(tǒng)。同樣，為了提高系統(tǒng)運行 的經濟性，在建筑物內區(qū)設置單元式空調機組（水冷），向內區(qū)供冷， 而周邊區(qū)設置水/空氣熱泵機組，向周邊區(qū)供冷或供熱，也是一種值 得注意的混合系統(tǒng)形式.而在控制房間內的小型水/空氣熱泵機組噪聲問題方面，文獻給 出了詳盡的闡述。其控制噪聲的措施包括控制噪聲源、合理設計、正 確安裝、認真調試和維護等四個方面，每個方面又各有許多具體的實 施措施。實踐表明，如果在工程建設中能夠正確對待噪聲問題，采取 合理措施，完全可以滿足室內環(huán)境噪聲標準要求。4、結束語由以上分析可以可以看出，只要我們合理設計、規(guī)范安裝、靈活 管理，水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)就一定能發(fā)揮出它既有的經濟、節(jié)能、環(huán)保 等優(yōu)點。當然，我們也應當根據各個地區(qū)、各個建筑物的特點，確定 是否采用水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)。尤其是北方地區(qū)的、內區(qū)面積大、內區(qū) 的余熱量也大的建筑物，最適于采用水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)。相反，南方 一些地區(qū)的、全年絕大部分時間