1.1、熱泵機(jī)組工作原理
w 熱泵熱水機(jī)組是根據(jù)逆卡諾循環(huán)原理。采用電能驅(qū)動(dòng),通過傳熱工質(zhì)從空氣、水源或土壤的低品位熱源中吸收熱量,并把熱量提升至可利用的高品位熱能釋放到水中的設(shè)備。
w 熱泵熱水機(jī)組主要由壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、膨脹閥、冷凝器組成。
w 熱泵熱水機(jī)組工作過程如下:
(1)處于低壓液態(tài)循環(huán)工質(zhì)(如氟利昂R22及R134a)經(jīng)過蒸發(fā)器,在蒸發(fā)器中工質(zhì)吸熱蒸發(fā),此時(shí)工質(zhì)從低溫?zé)嵩刺幬諢崃孔兂傻蜏亍⒌蛪赫羝M(jìn)入壓縮機(jī)。
(2)工質(zhì)經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮、升溫后,變成高溫、高壓的蒸汽排出壓縮機(jī)。
(3)蒸汽進(jìn)入冷凝器,在冷凝器中將從蒸發(fā)器中吸取的熱量和壓縮機(jī)耗功所產(chǎn)生的那部分熱量傳遞給冷水,使其溫度提高。工質(zhì)經(jīng)過冷凝放熱后變成液態(tài)。
(4)高壓液體經(jīng)過膨脹閥節(jié)流降壓后,變成低壓液體,低壓液態(tài)工質(zhì)再次進(jìn)入蒸發(fā)器,依此不斷地循環(huán)工作。 整個(gè)工作過程是熱量搬運(yùn)過程,是將低溫?zé)嵩粗械臒崃窟B續(xù)不斷的搬運(yùn)至高溫?zé)嵩矗ㄋ┲械倪^程。
1.2、熱泵熱水機(jī)組的分類
w 按熱源分類:
空氣源熱泵、水源熱泵、地源熱泵、雙源熱泵
w 按加熱方式:
循環(huán)加熱式、直熱+循環(huán)雙重加熱式
1.3、不同熱源類型熱泵熱水機(jī)組特點(diǎn)介紹及對(duì)比
|
項(xiàng)目
|
空氣源熱泵
|
水源熱泵
|
雙源熱泵(水+空氣)
|
|
熱源
|
空氣
|
江河、湖海、地下水、中央空調(diào)冷凍或冷卻水等
|
空氣+中央空調(diào)冷凍或冷卻水
|
|
安裝位置
|
室外或通風(fēng)條件較好的區(qū)域
|
不受限止
|
室外或通風(fēng)條件較好的區(qū)域
|
|
能效比(以20℃工況,進(jìn)水溫度15℃,出水溫度55℃計(jì))
|
4.38
|
4.88
|
空氣源4.38
水源4.88
|
|
價(jià)格(基數(shù)為1)
|
1.05
|
1
|
1.15
|
|
噪音值dB(A)
|
62~68
|
50~55
|
62~68
|
|
優(yōu)缺點(diǎn)分析
|
節(jié)能效果明顯,但因空氣環(huán)境溫度全年變化較大,故設(shè)備需適應(yīng)較寬泛的工況,且在冬季時(shí),效率較低,節(jié)能效果較差;
在冬季時(shí)需考慮設(shè)備除霜問題,且會(huì)影響加熱;
必須安裝于通風(fēng)條件較好區(qū)域,因此,對(duì)安裝位置有一定的要求;
|
節(jié)能效果較好,在水源能保證的條件下,是一種理想的選擇;
水源的全年溫差較小,因此,設(shè)備運(yùn)行的工況也較穩(wěn)定,設(shè)備故障率也較低;
在與空調(diào)冷凍、冷卻系統(tǒng)連接安裝時(shí),當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí),需考慮輔助加熱,但在空調(diào)制冷系統(tǒng)開啟季節(jié)時(shí),同時(shí)可為空調(diào)系統(tǒng)輔助提供部分冷量,綜合能效比可高達(dá)8.5以上;
安裝位置不受限止,非常方便設(shè)計(jì)機(jī)房;
|
在水源熱泵系統(tǒng)與空調(diào)系統(tǒng)連接時(shí),雙源熱泵是***節(jié)能的一種熱水供應(yīng)方案;
在空調(diào)開啟季節(jié)時(shí),水源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行,即可提供熱水也可輔助為空調(diào)系統(tǒng)提供部分冷量;在空調(diào)制冷系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí),轉(zhuǎn)換為空氣源熱泵提供生活熱水;
因空氣源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行需要具備良好通風(fēng)條件,因此,對(duì)安裝位置有一定要求
|
注:因地源熱泵在廣東地區(qū)不具備推廣價(jià)值,故此處不做介紹。
1.4、不同加熱方式熱泵熱水機(jī)組特點(diǎn)說明及對(duì)比
|
項(xiàng)目
|
直熱+循環(huán)雙重加熱式熱泵
|
循環(huán)加熱式熱泵
|
|
適應(yīng)系統(tǒng)
|
開式系統(tǒng)
|
閉式系統(tǒng)
|
|
原理
|
在熱水系統(tǒng)運(yùn)行過程中,當(dāng)需要補(bǔ)水時(shí),冷水先進(jìn)入熱泵機(jī)組,并一次性將冷水加熱至55℃儲(chǔ)存于水箱,即直熱模式;當(dāng)水箱水溫下降時(shí),熱泵機(jī)組轉(zhuǎn)換為循環(huán)加熱模式,通過水泵對(duì)水箱中的水進(jìn)行5℃溫升循環(huán)加熱,直至水箱水溫達(dá)到55℃
|
在熱水系統(tǒng)運(yùn)行過程中,當(dāng)需要補(bǔ)水時(shí),冷水先直接補(bǔ)入熱水儲(chǔ)水箱,當(dāng)檢測(cè)到水溫中的水溫下降到設(shè)定值時(shí),加熱系統(tǒng)啟動(dòng),包括循環(huán)水泵、熱泵機(jī)組。熱泵機(jī)組進(jìn)出水溫差5℃,對(duì)水進(jìn)行循環(huán)加熱,直至水箱水溫升至55℃
|
|
進(jìn)水壓力
|
≥0.1MPa
|
大于設(shè)備壓降
|
|
價(jià)格(基數(shù)為1)
|
1.12
|
1
|
|
運(yùn)行能耗
|
較低
|
略高,與直熱+循環(huán)式熱泵相比,約高6%
|
1.5、空氣源熱泵熱水機(jī)組制熱特性
1.5.1、室外環(huán)境溫度變化對(duì)機(jī)組的影響
下表為不同環(huán)境溫度下空氣源熱泵機(jī)組的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)工況下數(shù)據(jù)比值,其中標(biāo)準(zhǔn)工況指在環(huán)境溫度20℃,初始水溫15℃,終止水溫55℃時(shí)測(cè)得數(shù)據(jù)。
|
室外溫度℃
|
-5
|
0
|
5
|
10
|
15
|
20
|
25
|
30
|
35
|
40
|
|
制熱量(%)
|
53
|
57
|
66
|
76
|
83
|
100
|
115
|
124
|
132
|
141
|
|
輸入功率(%)
|
91
|
93
|
95
|
97
|
98
|
100
|
101
|
102
|
104
|
105
|
|
能效比(比值)
|
0.56
|
0.61
|
0.70
|
0.79
|
0.85
|
1.00
|
1.13
|
1.22
|
1.27
|
1.34
|
1.5.2、出水溫度變化對(duì)機(jī)組的影響
下表為不同終止熱水溫度下空氣源熱泵機(jī)組的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)工況下數(shù)據(jù)比值,其中標(biāo)準(zhǔn)工況指在環(huán)境溫度20℃,初始水溫15℃,終止水溫55℃時(shí)測(cè)得數(shù)據(jù)??諝庠礋岜脵C(jī)組隨著熱水溫度的降低,冷凝溫度也隨之降低,冷凝溫度下降,則機(jī)組制熱能力上升。
|
熱水溫度℃
|
20
|
25
|
30
|
35
|
40
|
45
|
50
|
55
|
60
|
|
制熱量(%)
|
113
|
112
|
111
|
109
|
107
|
105
|
102
|
100
|
98
|
|
輸入功率(%)
|
51
|
56
|
61
|
67
|
74
|
82
|
90
|
100
|
110
|
|
能效比(比值)
|
2.22
|
2.00
|
1.82
|
1.62
|
1.46
|
1.28
|
1.14
|
1.00
|
0.88
|