技术文章

地源、水源热泵中央空调选择的注意事项

2016-01-04 09:30:26 来源：靖江市双虎空调设备厂

地源热泵系统介绍及其优点
随着空调工业的发展，先进的中央空调系统不断的出现，空调在现代建筑中扮演着越来越重要的角色。人们对空调的要求也不断提高，节能、环保、灵活成s为今后共同追求的目标。近年来，随着国际经济技术合作的不断深入，地源热泵中央空调系统进入了我国，并通过在工程中的成功运用得到了空调界人士的认可和推崇，成为了我国中央空调发展的趋势，体现了节能、环保、灵活、舒适的新概念。美国环境保护局已经宣布，地源热泵系统是目前可使用的对环境*友好和*有效的供热、供冷系统。
          组成
地源热泵空调机组是一种水冷式的供冷/供热机组。机组由封闭式压缩机、同轴套管式水/制冷剂热交换器、热力膨胀阀（或毛细膨胀管）、四通换向阀、空气侧盘管、风机、空气过滤器、安全控制等所组成。机组本身带有一套可逆的制冷/制热装置，是一种可直接用于供冷/供热的热泵空调机组。
         原理
地源热泵系统是一种由双管路水系统连接起建筑物中的所有地源热泵机组而构成的封闭环路的中央空调系统。
在冬季，地源热泵系统通过埋在地下的封闭管道（称为环路）从大地收集自然界的热量，而后由环路中的循环水把热量带到室内。再由装在室内的地源热泵系统驱动的压缩机和热交换器把大地的能量集中，并以较高的温度释放到室内。
在夏季，此运行程序则相反，地源热泵系统将从室内抽出的多余
热量排入环路而为大地所吸收，使房屋得到供冷。尤如电冰箱那样，从冰箱内部抽出热量并将它排出箱外使箱内保持低温。
          系统
系统是由下列部分所组成：模块式地源热泵机组、循环水泵、水管环路、水系统控制箱和室内温控器等。
地源热泵机组采用标准构件,需要时各部件的修配和更换很方便。机组结构坚固，寿命长久。热泵机组的功率系数(COP)可达到5.0以上，即1千瓦电输入，有5千瓦多冷量输出的高效率。
        优势
1.    地源热泵系统能充分利用蕴藏于土壤和湖泊中的巨大能量，循环再生，实现对建筑物的供暖和制冷。因而运行费用较低。
2.    地源热泵比风冷热泵节能40%，比电采暖节能70%。比燃气炉效率提高48%。所需制冷剂比一般热泵空调减少50%。
3.    地源热泵系统运动部件要比常规系统少，因而减少维护，系统安装在室内，不暴露在风雨中，也可免遭损坏，更加可靠，延长寿命。
4.    地源热泵系统在运行中无需燃烧，因此不会产生有毒气体，也不会发生爆炸。
5.    由于地源热泵系统的供冷、供热更为平稳，降低了停、开机的频率和空气过热和过冷的峰值。这种系统更容易适合供冷、供热负荷的分区。
6.    一年四季任何时间都可以随时提供空调，可以随意设定室内温度，达到五星级要求。
7.    提供新风，保证室内空气新鲜。
8.    设计简单灵活，安装快速。
          应用
地源热泵系统的能量来源于地下能源。它不向外界排放任何废气、废水、废渣、是一种理想的“绿色空调”。被认为是目前可使用的对环境*友好和*有效的供热、供冷系统。该系统无论严寒地区或热带地区均可应用。可广阔应用在办公楼、宾馆、学校、宿舍、医院、饭店、商场、别墅、住宅等领域。
1.地源热泵空调系统性能分析

*	地源热泵技术是利用土壤温度相对稳定的特性，通过输入少量的高品位能源（如电能），运用土壤与建筑物内部进行热量的交换，实现低品位热能向高品位转移的冷暖两用空调系统。夏季高温差的散热和冬季低温差的取热，使得地源热泵系统换热效率很高。因此在产生同样热量或冷量的时候，只需小功率的压缩机就可实现，从而达到节能的目的，其耗电量仅为普通中央空调与锅炉系统的40%—60%。
环保清洁	地源热泵系统在冬季供暖时，不需要锅炉，无燃烧产物排放，可大幅度降低温室气体的排放。据美国地热泵协会提供的报告，仅美国肯塔基州路易斯威尔市总建筑面积15.8万平方米的高特.豪斯饭店地源热泵系统，每年可减排CO2 849吨；SO2 19.97吨；NOX 14.98吨；微尘 2.49吨。
舒适低噪	地源热泵系统，采用全空气系统，舒适性好。空调系统送风均匀，温度分布合理，气流速度小于0.3米/秒，无吹风感。噪音小，采取降噪措施后可小于40分贝。
一机多用	地源热泵可完全代替冷水机组+锅炉两种设备，解决了供暖制冷设备分开使用给用户带来的不便，同时其热回收功能可高效提供大量高品质的生活热水。
节省空间	没有中央机房、冷却塔、锅炉房和其它室外设备，省去了锅炉房，冷却塔及附属的煤场、渣场所占用的宝贵面积，产生附加经济效益，并改善了环境外部形象。室内系统是分散式的系统，故每个区域内的主风管道截面高度较小，不会像传统空调系统那样过多占用建筑内的吊顶空间，从而保证每层的使用空间。
运行灵活安全可靠	每台机组可独立供冷或供热，个别机组故障不影响整个系统的运行。机组的运行工况稳定，几乎不受环境温度变化的影响，即使在寒冷的冬季制热量也不会衰减，更无结霜除霜之虑。无储煤、储油罐等卫生及安全隐患。
寿命*长	空调设计寿命10年，燃气锅炉为8-10年；地源热泵机组运行工况稳定，其寿命为20年以上，它比所有各种空调系统和采暖设备的寿命都要长。
控制简单	根据用户要求设体积很小的终端控制器，中央控制仅需选择水路控制，除去了一般中央空调集中控制所有参量的复杂环节，从而降低控制成本。利于采用全系统可编程智能化远程中央计算机控制，具有随人流变化而自动调整地热泵制冷或供暖出力，实现节能大化，运行费用小化。还可设置显示和打印设备，可存储、分析各种采暖、制冷、维修等经济及技术数据，促进系统运行*优化。
低维护费	自动化程度高，无需*人员操控。地源热泵系统不设冷却塔、屋顶风机，压缩机工作稳定，不会出现传统设备中制冷剂压力过高或过低的现象，维护费用大大低于传统空调；一套设备实现制冷、制热和生活热水，减少对主机设备的维护量。

2.几种空调方案性能比较

项目		水地源热泵	VRV空调系统	冷水机组+ 燃油锅炉	溴化锂冷热水机组
优劣势分析	初投资	初投资略高	初投资高	初投资相对较少	初投资颇高
	运行费用	可比一般的中央空调节约40-60%	通过在不同负荷下调节室外机的输出功率及制冷剂流量来达到节能效果。	需要机组和设备两套机组，维护需要*人员	不需要用电，但是耗能比常规空调大30-40%，节电不节能。
	设备结构	一机三用，一台机组就可以实现制冷、制热和生活热水	一套系统实现制冷和制热，但生活热水系统需另配	需要制冷和制热两套设备，能耗大	一机三用
	维护管理	系统采用自控系统，系统简单，维护费用低	随着管道的加长，对管材材质、制造工艺、现场焊接等的要求也提高；渗漏等问题也增多。	锅炉房需设置安全装置，需请压力容器检测站每年进行检测，否则不准使用；冷却塔需定期清洗；维护费用高	水泵和冷却塔能耗大，机组冷量衰减快。维护和运行费用高。
	节能	使用的是储存于地表的太阳能，只需要消耗少量的电能	直接通过冷媒进行冷热交换，无二次载体，比较节能	通过水载体输送到客户末端，冷量/热量损失大	除非有废气、废热可利用，否则并不节能。
	机房占地	当使用水-水机组时，需要小型机房，面积较小；使用水-空气吊装空调就不需要专门的机房	室外机可采用壁挂或立式放置，不需机房，但严重影响建筑外观	需要冷冻站和锅炉房；且冷却塔和储油设备也需要占地面积	对设备及机房的要求很高
	使用寿命	寿命*长，可达38000小时及以上	一般为25000 小时左右	平均使用寿命约为 21000 小时	平均使用寿命约为 21000 小时
	其他	没有室外机，不影响建筑物美观；无环境污染；需要建筑物周围有一定的空地或有湖泊、池塘、河流等水源可以利用	主机安装高度高于室内机时，回油不畅，会致使压缩机烧毁。机组不宜设置过密，否则通风不畅。有室外机，影响建筑物外部美观。	适应性强，污染环境，运行维护复杂锅炉房需要设置自动安全报警装置，启动时对电网的冲击很大	节电不节能，燃油（气）造成空气污染
特别适用的范围		有一定的占地面积，或有湖泊、河流、池塘等水源，或地下水资源丰富的地区	适用于对室外美观要求不高的地区，适用于建筑面积不大于4000平米的建筑。	比较适合于北方及对环保要求不高的地区	油（气）资源极为丰富的地区或可以利用热电厂或其它废热的地区

水源热泵是一种利用自然环境中的浅地下水、海水、湖水、河水、生活生产排水或浅层常温土壤等作为能源的*、无污染、低运行成本的即可供暖又可制冷，而且同时还能提供生活热水的新型空调技术。工作原理是通过消耗部分电能，驱动压缩机通过热交换设备，冬季，吸收水中的低品位能源，供给室内采暖或空调；夏季，把室内的热量取出来，释放到水中，达到空调的目的。当采用水源形式时，它只向水中排热或取暖，并不消耗水量也不污染水质，所抽出的水将全部回灌。若采用地热闭式水源形式时，不受周围水资源的限制，应用地区更加广泛。另外，浅层地表中的热量来源于太阳能，是一种可再生能源。
简单地说，水源热泵是利用地下常温土壤和地下水相对稳定的特性，通过深埋于建筑物周围的管路系统或地下水，采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移与建筑物完成热交换的一种技术。
地球是一个巨大的蓄热体，一年四季其地表5m以下的土壤温度十分稳定，是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源。水源热泵机组工作原理就是在夏季从土壤或地下水中提取冷量，由热泵原理通过空气或水作为载热剂降低温度后送到建筑物中，而冬季，则从土壤或地下水中提取热量，由热泵原理通过空气或水作为载冷剂提升温度后送到建筑物中，从而实现的热交换过程。需要特别指出的是：地热泵中的冷热源不是指地下的热汽或热水，而是指一般的常温土壤、地表水、地下水。
3.2热泵系统的主要优点
（1）*
由于土壤温度一年四季相对稳定，使得热泵无论在制冷或制热工况时均处于高效率状态中。冬季，投入1kW电能，可以得到4kW左右的热能；夏季，投入1kW的电能，可以得到5kW左右的冷量。系统的高效率，压缩机的低能耗，使运行费用大幅减少，只有传统方式的2/3。
热泵系统之所以节能，很重要的一点就是换热器位置的设置，传统的空调系统中，不管是水冷或风冷，其换热器对建筑立面造型均起一定的破坏作用。水冷换热器须配置冷却塔，且必须置于大气中，风冷机组也一样，都要暴露于建筑物之上的大气之中，这难免要对建筑立面造型造成不好的影响。风冷换热器和水冷换热器的换热环境均为大气，和大气换热不可避免地受到环境条件变化的影响。在夏季，当室外温度达到40℃时，由于换热效率的降低，主机的制冷量将下降20%～40%；在冬季，当室外温度下降到-10℃时，供热量将下降到15%～30%，而且要反复地除霜来保证机组的正常运行。而对于水源热泵机组来讲，换热过程是和大地来完成的，换热对象是1.5m以下的地层，其初始温度大约等于年平均气温，一般在14-18℃左右，基本不受外界环境的影响。
（2）安全省电
热泵系统在冬季供热时省去了锅炉房系统，没有燃烧过程，无燃烧设备，避免了有害烟尘和有害物质的排放，从而不存在爆炸、燃烧的隐患。热泵机组运行安全、可靠、稳定，几乎不受天气及环境温度变化的影响，符合环保理念。
与燃气和燃油锅炉系统相比，省去了储油设备和燃气管道的敷设，若是燃煤锅炉系统则可以省去锅炉房及与人工工资，煤炭等费用。

留言