熱源塔熱泵簡介課件

1、熱源塔熱泵簡介一種新型的可再生能源利用設(shè)備湖南大學(xué)成劍林什么是熱源塔熱泵？熱源塔熱泵為什么能在冬季供熱？熱源塔熱泵的優(yōu)點有哪些？實際案例熱源塔熱泵是一種冬季吸收室外空氣中的熱量來為系統(tǒng)提供熱量、夏季將系統(tǒng)的熱量排出到室外的組合配套設(shè)備裝置。其中最主要的組成部分為：熱源塔、小溫差水源熱泵、除霜機。什么是熱源塔熱泵？熱量的傳遞原理熱泵的工作機理熱源塔的結(jié)構(gòu)特性熱源塔的換熱機理熱源塔熱泵的工作原理熱源塔熱泵為什么能在冬季供熱？熱量只能從高溫物體傳遞到低溫物體或者從物體的高溫部分傳遞到低溫部分。熱傳遞是自然界普遍存在的一種自然現(xiàn)象。只要物體之間或同一物體的不同部分之間存在溫度差，就會有熱傳遞現(xiàn)象發(fā)生，

2、并且將一直繼續(xù)到溫度相同的時候為止。發(fā)生熱傳遞的唯一條件是存在溫度差，與物體的狀態(tài)，物體間是否接觸都無關(guān)。熱傳遞的結(jié)果是溫差消失，即發(fā)生熱傳遞的物體間或物體的不同部分達到相同的溫度。熱量的傳遞方式有三種：熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射。熱量的傳遞原理是固體中熱傳遞的主要方式，在不流動的液體或氣體層中層層傳遞，在流動情況下往往與對流同時發(fā)生熱傳導(dǎo)Q=KFTQ傳導(dǎo)的熱量K導(dǎo)熱系數(shù)F傳熱面積T兩側(cè)的溫度差K值：導(dǎo)熱系數(shù) W/(m。K)銅：400鋁：327鐵：80水：0.54聚苯板：0.04空氣：0.024熱傳導(dǎo)想要保溫-盡可能地選擇K值小的材料作為保溫材料想要傳遞熱量-盡可能選擇K值大的材料作為換熱器F值：

3、換熱面積 m2-要想將換熱量提高，應(yīng)該盡可能地增大換熱面積。熱傳導(dǎo)溫差 K溫差越大則換熱效果越好當(dāng)溫差過小時，換熱效果則不明顯。熱傳導(dǎo)流體(氣體或液體)與固體表面接觸，造成流體從固體表面將熱帶走的熱傳遞方式。液體或氣體中較熱部分和較冷部分之間通過循環(huán)流動使溫度趨于均勻的過程。對流是液體和氣體中熱傳遞的特有方式，氣體的對流現(xiàn)象比液體明顯。對流可分自然對流和強迫對流兩種。自然對流往往自然發(fā)生，是由于溫度不均勻而引起的。強迫對流是由于外界的影響對流體攪拌而形成的。 加大液體或氣體的流動速度，能加快對流傳熱。熱對流熱對流的公式為“Q=HAT”。Q-熱量，也就是熱對流所帶走的熱量；H-熱對流系數(shù)值；A-

4、熱對流的有效接觸面積；T-固體表面與區(qū)域流體之間的溫度差。 熱對流傳遞中，熱量傳遞的數(shù)量同熱對流系數(shù)、有效接觸面積和溫度差成正比關(guān)系； 熱對流系數(shù)越高、有效接觸面積越大、溫度差越高，所能帶走的熱量也就越多。熱對流 熱對流系數(shù)越高、有效接觸面積越大、溫度差越高，所能傳遞的熱量也就越多。熱對流物體在加熱或冷卻過程中物體，溫度升高或降低而不改變其原有溫度、原有相態(tài)，所需吸收或放出的熱量，稱為稱為稱為稱為顯熱。它能使人們有明顯的冷熱變化感覺，通?？捎脺囟扔嫓y量出來。物質(zhì)發(fā)生相變（物態(tài)變化），在溫度不發(fā)生變化時吸收或放出的熱量叫作“潛熱”。物質(zhì)由低能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦吣軤顟B(tài)時吸收潛熱，反之則放出潛熱。顯熱和潛

5、熱水從0加熱到100需要420kJ/kg水在一個大氣壓（0.1MPa） 100時的汽化潛熱為2257.2kJ/kg顯熱和潛熱Q=Gc（t1-t2）Q傳遞的熱量G流體的流量C流體的比熱t(yī)1、t2流體的換熱前后溫度水的比熱：4.20kj/kg空氣的比熱：1kj/kg換熱量與流量的關(guān)系：在消耗一定的能量下，能將熱量從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體。熱泵由蒸發(fā)器、壓縮機、膨脹閥、冷凝器組成，工質(zhì)依次在四個部件中循環(huán)流動，不斷改變狀態(tài)，完成吸熱與放熱。熱泵按照熱量來源分為水源熱泵、地源熱泵、空氣源熱泵等。熱泵的工作機理熱泵的工作機理壓縮機冷凝器蒸發(fā)器節(jié)流閥高溫高壓氣體高溫高壓液體低溫低壓液體低溫低壓氣體4910

6、3393732127熱源塔由塔體、風(fēng)機、加肋換熱盤管、噴淋水箱、噴淋循環(huán)泵、除霜機構(gòu)成。塔體與一般冷卻塔不同，為四面進風(fēng)型，增大進風(fēng)量。風(fēng)機比一般冷卻塔大，為變頻風(fēng)機，分冬夏兩季不同工況使用。換熱盤管面積大、肋片間隔大，可有效防止冬季結(jié)霜。噴淋系統(tǒng)可噴淋防凍液，有效防止冬季結(jié)霜。熱源塔的結(jié)構(gòu)特性熱源塔熱泵技術(shù)是一項通過利用室外空氣中的熱量，實現(xiàn)采暖、制冷、提供衛(wèi)生熱水的新技術(shù)。冬季它利用冰點低于零攝氏度的載體介質(zhì)，高效提取空氣中水蒸氣凝結(jié)為水的過程中所放出的能量，達到制熱目的;夏季由于熱源塔的特殊設(shè)計，起到了高效冷卻塔的作用，達到制冷的目的。冬季熱源塔熱泵平均能效比達到3.5以上，夏季平均能效

7、比達到4.5以上。熱源塔的換熱機理熱源塔吸收輸出的低溫位熱源溫度與環(huán)境空氣溫度的傳熱溫差必須小于t=3，進入低熱源熱泵熱源溫度與蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度傳熱溫差也必須小于t=3，熱源塔熱泵蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度與環(huán)境空氣溫度的傳熱溫差小于或等于t=6時，熱泵才能獲得較高的供熱性能系數(shù)。熱源塔的換熱機理換熱效率高。冬季不結(jié)霜。運行成本低。管理方便。適用性強。熱源塔的優(yōu)點換熱效率高：換熱面積可達到2000m2以上；循環(huán)風(fēng)量可達23萬m3/h;傳熱溫差為3時可提供1000KW的熱量。整機夏天EER達到5-6之間，冬天0時的COP值達到3.5左右熱源塔的優(yōu)點冬季不結(jié)霜：三種防霜形式可選擇： 冷凝水分離裝置，間歇噴淋

8、高分子環(huán)保溶液降低換熱器表面冰點，同時分離溶液中水分； 蓄熱能融霜裝置，氣候溫和期向蓄熱池蓄熱，負(fù)溫度期間歇噴淋防止蒸發(fā)器結(jié)霜； 地源融霜裝置，采用供熱量10%的地源，負(fù)溫度期間歇噴淋防止蒸發(fā)器結(jié)霜。熱源塔的優(yōu)點防凍液又稱阻凍劑，是一類加入到其他液體(一般為水)中以降低其冰點、提高抗凍能力的物質(zhì)。 熱源塔系統(tǒng)可選用的抗凍劑有甲醇、乙醇、乙二醇、水溶性酰胺和氯化鈣、鹽水及某新型冰河冷媒等。防凍液是什么？運行成本低（對應(yīng)于提供1000KW熱量）：風(fēng)機輸入功率13KW；循環(huán)泵輸入功率7.5KW；冷凝水分離機輸入功率5.5KW。熱源塔的優(yōu)點管理方便。 不需要專業(yè)知識即可對熱源塔進行操作管理，停開機方便

9、，實時融霜不需要停機。 可與太陽能熱水器、太陽能集熱板、地源側(cè)埋管、水源側(cè)管道等并聯(lián)連接，方便進行切換與調(diào)整。 熱源塔的優(yōu)點適用性強：熱源塔占地面積小，可靈活布置在裙樓及樓頂、空地等。熱源塔可適應(yīng)-5到40與相對濕度在50%到90%的室外環(huán)境，可提供低位熱源與高位冷源。熱源塔的優(yōu)點 冷(熱)源塔A1；熱源泵A2；熱泵蒸發(fā)器A3；換向閥Z1；換向閥Z2；換熱器B1；負(fù)荷泵B2；熱泵冷凝器B3；膨脹罐P1 P2；冷凝水分離裝置C1；蓄熱能融霜裝置C2；地源融霜裝置C3。熱源塔熱泵的工作原理1.工作環(huán)境范圍廣冬季，由于充分利用了氣候、氣象條件陰雨連綿，潮濕陰冷，濕球溫度高,能量儲藏巨大的特點，熱源塔

10、提取低品位能性能相對比風(fēng)冷熱泵穩(wěn)定.整個冬季機組的性能系數(shù)COP可在3.03.5范圍內(nèi)變化。 熱源塔熱泵系統(tǒng)特點2.一機多用取代原來水冷系統(tǒng)+燃油/燃?xì)?燃煤鍋爐，節(jié)省占地面積。熱源塔熱泵系統(tǒng)不僅可以夏季制冷、冬季供暖，而且機組還可以提供一年四季生活熱水，特別是夏季機組可以做熱回收將室內(nèi)熱量收集起來轉(zhuǎn)移到生活熱水中，相當(dāng)于夏季免費制取生活熱水熱源塔熱泵系統(tǒng)特點3.能效比高夏季，由于熱源塔是按照冬季提取顯熱負(fù)荷能力設(shè)計的，轉(zhuǎn)化為冷卻塔后有足夠地?fù)Q熱面積可承受瞬間高峰空調(diào)余熱負(fù)荷，冷卻水溫低，換熱效率最高。機組的能效比EER可在4.24.5范圍內(nèi)變化,節(jié)能效果顯著. 比風(fēng)冷熱泵機組可節(jié)能25%30

11、%；同土壤源熱泵空調(diào)相比節(jié)能效果相近。熱源塔提取低品位能不受能量儲藏的限制，可為賓館酒店提供充足生活熱水. 熱源塔熱泵系統(tǒng)特點4.高效環(huán)保由于熱源塔采用了特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計，冬季載體循環(huán)提取低品位能,有效地利用濕球溫度高儲藏的巨大能量的特點，省去了為輔助供熱時即不衛(wèi)生又污染環(huán)境鍋爐.夏季采用常規(guī)制冷，載體循環(huán)換熱面積大能效高。還可提供生活熱水,一機三用。提高了設(shè)備使用率,降低了初投資,節(jié)能環(huán)保. 熱源塔熱泵系統(tǒng)特點5.熱泵機組使用壽命持久熱泵機組冬季使用的熱源,是月波動很小的濕球溫度顯熱能，蒸發(fā)壓力穩(wěn)定度和蒸發(fā)溫度都高于風(fēng)冷熱泵，使得機組比風(fēng)冷熱泵機組有更寬的運行范圍； 熱泵機組夏季使用的冷源，是汽

12、化蒸發(fā)潛熱帶走空調(diào)余熱，熱源塔在夏季有足夠的蒸發(fā)面積可承受瞬間高峰空調(diào)余熱負(fù)荷，冷卻水溫低，效率高。全年運行與風(fēng)冷熱泵比較，機組能耗小，磨損輕，壽命長。 熱源塔熱泵系統(tǒng)特點6、不受地質(zhì)條件及場地限制熱源塔熱泵系統(tǒng)適用于室外濕球溫度高于-9以上長江以南地區(qū)。 1）與地源熱泵比：不受地質(zhì)條件的制約，占地面積??； 2）與水源熱泵比：不依賴地下水、地表水等熱源； 3）與風(fēng)冷熱泵比：主機放置在機房，噪音小，功率大。 熱源塔熱泵系統(tǒng)特點7、初投資低、性價比高熱源塔熱泵系統(tǒng)綜合經(jīng)濟性能較高，用于夏季制冷時具有負(fù)壓蒸發(fā)冷卻水溫度低的節(jié)能特點；用于冬季供暖時，采用低溫寬帶技術(shù)和負(fù)溫度噴淋防霜溶液。 熱源塔熱泵在

13、中國長江流域以南，平均氣溫2左右的氣候下： 1）對比單冷機+燃油鍋爐耗能低45%左右； 2）對比單冷機+燃?xì)忮仩t耗能低25%左右； 3）對比混合源地源熱泵能高5%左右，但初投資低40%左右。 熱源塔熱泵系統(tǒng)特點與水源熱泵相比與空氣源熱泵比與地源熱泵相比與單冷主機+鍋爐相比與吸收式空調(diào)系統(tǒng)相比熱源塔熱泵系統(tǒng)與其型式系統(tǒng)比較空調(diào)形式對比可用空調(diào)系統(tǒng)形式空氣噪聲土壤/水源冷媒泄露傳統(tǒng)單冷水機+鍋爐鍋爐排放氣體宜造成二次污染主機位于機房，僅為冷卻塔噪聲無無傳統(tǒng)風(fēng)冷熱泵無有，一般需置屋頂且有相關(guān)避音措施無有，且VRV形式泄露較常見節(jié)能地源熱泵垂直埋管無全封閉系統(tǒng)，噪聲等級最小一般無；如在冷卻換熱系統(tǒng)中添

14、加極端抗凍物質(zhì)存在少許無地下打井無全封閉系統(tǒng)，噪聲等級最小存在水源污染隱患，視工程施工完備性而定無湖水換熱無全封閉系統(tǒng)，噪聲等級最小存在水源污染隱患，視工程施工完備性而定無節(jié)能熱源塔熱泵無同冷卻塔轉(zhuǎn)數(shù)且有變頻系統(tǒng)可降噪無無空調(diào)環(huán)評對比可用空調(diào)系統(tǒng)形式系統(tǒng)形式特點平均-制冷能效平均-制熱能效傳統(tǒng)單冷水機+鍋爐綜合能效比較低、設(shè)計施工簡單耗能大、存在二次污染41傳統(tǒng)風(fēng)冷熱泵綜合能效比較低、設(shè)計施工簡單、無需鍋爐耗能大、冬季存在化霜困難及無法開機的隱患冬季制熱效果差、需輔助加熱設(shè)備2.51.5-2或無法開機節(jié)能地源熱泵垂直埋管全封閉系統(tǒng)，穩(wěn)定可靠，能效比高、無污染投資相對較大、需要專業(yè)設(shè)計及有經(jīng)驗施

15、工需要場地埋管4.5-54-4.5地下打井能效比高，系統(tǒng)效果穩(wěn)定可靠、無污染對地下水溫、水量有要求5-64-5湖水換熱能效比較高、系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，無污染需要有湖水、河水等良好換熱條件43-4節(jié)能熱源塔熱泵專利技術(shù)（適合長江中下游地區(qū)）、能效比高、無需輔助加熱熱泵、適合中大型項目4.54空調(diào)投資對比可用空調(diào)系統(tǒng)形式空調(diào)投資估算運行投資對比傳統(tǒng)單冷水機+鍋爐250-320元/m2傳統(tǒng)鍋爐標(biāo)準(zhǔn)正在被取締，新建建筑基本很少使用該形式傳統(tǒng)風(fēng)冷熱泵250-320元/m2平均能效2-2.5節(jié)能地源熱泵垂直埋管400-600元/m2比傳統(tǒng)風(fēng)冷節(jié)能50-60%地下打井350-400元/m2比傳統(tǒng)風(fēng)冷節(jié)能50-60

16、%湖水換熱350-480元/m2比傳統(tǒng)風(fēng)冷節(jié)能30-40%節(jié)能水冷寬帶280-350元/m2比傳統(tǒng)風(fēng)冷節(jié)能20-30%節(jié)能熱源塔熱泵350-450元/m2比傳統(tǒng)風(fēng)冷節(jié)能40-50%列 項改造前系統(tǒng)改造后系統(tǒng)項目簡介項目概述 某四星級酒店 15000m2改造要求 改造原有空調(diào)耗能、效果降低現(xiàn)狀，降低污染 滿足原有空調(diào)要求，滿足每天80噸熱水需求空調(diào)系統(tǒng)形式制冷：單冷水機1200KW1臺制冷/熱：熱源塔熱泵350kw3臺+90kw2臺制熱：1噸燃油鍋爐2臺（含熱水）面臨狀況原空調(diào)機組制冷量減小、自轉(zhuǎn)功率比高、能效比下降燃油自開業(yè)始至06年油費上漲自2460元/噸到5530元/噸費用過高改造思路根據(jù)

17、酒店客房開啟率及熱水使用要求，設(shè)置3臺螺桿機及2臺渦旋形式熱源塔機組，夏季：5臺機組同時提供空調(diào)制冷；其中2臺渦旋形式主機余熱回收制取生活熱水冬季：3臺螺桿機組滿足空調(diào)制熱；2臺渦旋機組優(yōu)先進行熱水制取，冬季最不利工況條件，2臺渦旋機組合并臺螺桿機組進行空調(diào)制熱；運行耗能元夏季制冷532950420008冬季采暖793800494131生活熱水1041600246000合 計23683501160138年節(jié)約能耗120萬改造效果改造后，空調(diào)及熱水年能耗節(jié)省120萬工程應(yīng)用（改建）列 項全年機房實際運行（冬季主要運行2臺主機）項目簡介項目概述 某四星級酒店 22000m2要求 空調(diào)制冷、空調(diào)制熱

18、 酒店24小時中溫衛(wèi)浴熱水和高溫衛(wèi)浴熱水空調(diào)系統(tǒng)形式制冷/制熱：熱源塔熱泵機組540KW3臺（其中一臺熱回收，夏季免費制取生活熱水）熱水：水冷寬帶機組可在過渡季及冬季進行中溫?zé)崴迫。?180kw水-水源熱泵可進行高溫?zé)崴迫?68kw寬帶熱水機組制取高溫?zé)崴畬嶋H運行對比熱源塔熱泵空氣源（可采用方案）單冷螺桿+燃?xì)忮仩t（可采用的方案）運行耗能元夏季制冷55.4100.72137.28冬季采暖28.9 65.02 51生活熱水11.2 20.26 26.25合 計95.5萬元 186萬元 146.5萬元注：該酒店夏季運行3臺主機，冬季僅運行2臺主機即可滿足實際需求。以上數(shù)據(jù)為機房用電與模擬采用方案的計算對比。工程應(yīng)用（新建）列 項在建項目項目簡介項目概述 某五星級酒店 40000m2要求要求 空調(diào)制冷、空調(diào)制熱 酒店24小時中溫衛(wèi)浴熱水和高溫衛(wèi)浴熱水空調(diào)系統(tǒng)形式設(shè)計采用熱源塔熱泵機組改造系統(tǒng)：制冷、制熱：熱源塔熱泵機組880kw4臺、90kw2臺（其中880kw2臺全熱回收）生活熱