水源熱泵中央空調(diào)的原理
作者:熱水泵 來源:熱泵 發(fā)布時間:2021-07-26
水源熱泵是改變循環(huán)水、冷卻水的水流方向,并通過閥門切換來實現(xiàn)夏天制冷、冬天制熱的功能,水源熱泵技術(shù)具有性能穩(wěn)定,設(shè)計安裝簡便的優(yōu)點,因此這種技術(shù)是有著非常廣闊的發(fā)展空間。
一、熱泵的工作原理及種類
A.工作原理
根據(jù)熱力學(xué)第二定律,熱可以自發(fā)地由高溫物體傳向低溫物體,而由低溫物體傳向高溫物體則必須作功,正如水能夠通過水泵從低處向高處流動一樣,熱泵系統(tǒng)實現(xiàn)了把能量由低溫物體向高溫物體的傳遞,它是以花費一部分高質(zhì)能(耗電)為代價,從自然環(huán)境中獲取能量,并連同所花費的高質(zhì)能一起向用戶供熱,也就是說熱泵的供熱量永遠大于所消耗的功量,所以是綜合利用能源的一種很有價值的措施。
熱泵的硬件組成和制冷系統(tǒng)大致相同,也是由壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器、膨脹閥等主要部件組成。只是制冷是從制冷房間吸熱到冷凝器散發(fā)給冷卻介質(zhì),熱泵是制冷工況的逆過程,即把熱量從冷凝器的介質(zhì)吸收過來散發(fā)到制熱房間中。
B.技術(shù)分類
熱泵技術(shù)按所需熱源的不同大體可分為氣源熱泵、地源熱泵及水源熱泵。
1、氣源熱泵即通常所說的風(fēng)冷熱泵,是以室外空氣作為熱源,是目前應(yīng)用廣泛的熱泵系統(tǒng),現(xiàn)已成為市場上的主導(dǎo)產(chǎn)品,但這種熱泵的應(yīng)用有其局限性,在我國北方寒冷的冬季,隨著室外溫度的降低,熱泵效率大大降低,而且蒸發(fā)器極易結(jié)冰,需消耗電能解凍,很不經(jīng)濟,因此這種熱泵僅適用于我國黃河以南,冬季室外氣溫較高的地區(qū)使用。
2、水源熱泵是目前我國應(yīng)用較多的熱泵形式,它是以水(包括江、河、湖泊、地下水等)作為冷熱源體,在冬季利用熱泵吸收其熱量向建筑供暖,在夏季熱泵將吸收到的熱量向其排放,實現(xiàn)對建筑物的供冷。在水源熱泵的應(yīng)用當中,又以利用地下水的地下水水源熱泵應(yīng)用較為廣泛。其工作原理大都是通過外部管道及閥門的切換來實現(xiàn)冬夏工況的轉(zhuǎn)換,夏季空調(diào)供回水走蒸發(fā)器,地下水走冷凝器,冬季空調(diào)供回水走冷凝器,地下水走蒸發(fā)器。下面我們重點講一下水源熱泵中央空調(diào)。
3、地源熱泵是將換熱盤管深埋于地下,吸收土壤中的低溫?zé)崃窟M行供熱,由于全年土壤溫度波動較小,地源熱泵的季節(jié)工況較為恒定。
二、水源熱泵中央空調(diào)的優(yōu)點
1、環(huán)保效益顯著
水源熱泵機組供熱時省去了燃煤、燃氣、燃油等鍋爐房系統(tǒng),無燃燒過程,避免了排煙、排污等污染;供冷時省去了冷卻水塔,避免了冷卻塔的噪音、霉菌污染及水耗。所以,水源熱泵機組運行無任何污染,無燃燒、無排煙,不產(chǎn)生廢渣、廢水、廢氣和煙塵,不會產(chǎn)生城市熱島效應(yīng),對環(huán)境非常友好,是綠色環(huán)保產(chǎn)品。
2、一機多用,應(yīng)用范圍廣
水源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào),還可供生活熱水,一機多用,一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)。特別是對于同時有供熱和供冷要求的建筑物,水源熱泵有著明顯的優(yōu)點。不僅節(jié)省了大量能源,而且用一套設(shè)備可以同時滿足供熱和供冷的要求,減少了設(shè)備的初投資。其總投資額僅為傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的60%,并且安裝容易,安裝工作量比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)少,安裝工期短,更改安裝也容易。水源熱泵可應(yīng)用于賓館、商場、辦公樓、學(xué)校等建筑,小型的水源熱泵更適合于別墅、住宅小區(qū)的采暖、供冷。
3、運行穩(wěn)定可靠,維護方便
水體的溫度一年四季相對穩(wěn)定,其波動的范圍遠遠小于空氣的變動,水體溫度較恒定的特性,使得熱泵機組運行更可靠、穩(wěn)定,也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟性;采用全電腦控制,自動程度高。由于系統(tǒng)簡單、機組部件少,運行穩(wěn)定,因此維護費用低,使用壽命長。
4、高效節(jié)能
水源熱泵是目前空調(diào)系統(tǒng)中能效比(COP值)高的制冷、制熱方式,理論計算可達到7,實際運行為4~6。水源熱泵機組可利用的水體溫度冬季為12~22℃,水體溫度比環(huán)境空氣溫度高,所以熱泵循環(huán)的蒸發(fā)溫度提高,能效比也提高。而夏季水體溫度為18~35℃,水體溫度比環(huán)境空氣溫度低,所以制冷的冷凝溫度降低,使得冷卻效果好于風(fēng)冷式和冷卻塔式,從而提高機組運行效率。水源熱泵消耗1kW.h的電量,用戶可以得到4.3~5.0kW.h的熱量或5.4~6.2kW.h的冷量。與空氣源熱泵相比,其運行效率要高出20~60%,運行費用僅為普通中央空調(diào)的40~60%。
5、屬于可再生能源利用技術(shù)
水源熱泵是利用了地球水體所儲藏的太陽能資源作為冷熱源,進行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。其中可以利用的水體,包括地下水或河流、地表的部分的河流和湖泊以及海洋。地表土壤和水體不僅是一個巨大的太陽能集熱器,收集了47%的太陽輻射能量,比人類每年利用能量的500倍還多(地下的水體是通過土壤間接的接受太陽輻射能量),而且是一個巨大的動態(tài)能量平衡系統(tǒng),地表的土壤和水體自然地保持能量接受和發(fā)散的相對的均衡。這使得利用儲存于其中的近乎無限的太陽能或地能成為可能。所以說,水源熱泵利用的是清潔的可再生能源的一種技術(shù)。
6、節(jié)水省地
以地表水為冷熱源,向其放出熱量或吸收熱量,不消耗水資源,不會對其造成污染;省去了鍋爐房及附屬煤場、儲油房、冷卻塔等設(shè)施,機房面積大大小于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng),節(jié)省建筑空間,也有利于建筑的美觀。