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    水源熱泵機組、地源熱泵機組和空氣源熱泵機組的基本原理解釋與區別

    水源熱泵機組、地源熱泵機組空氣源熱泵機組的基本原理解釋與區別

    一、熱泵機組的理解與基本概念
    熱泵機組是一種在低位能(一般為電磁能、熱量)的推動下,將底位熱原(通常是氣體、水或土壤層)的熱量遷移到低位熱原的環保節能設備,進而為住房、商業服務和工業和農業采暖、制冷及給予開水等服務項目。
    以房間內采暖為例子表明熱泵機組節能環保的實際效果,下面的圖得出了3種采暖計劃方案。若向房間內供貨10kW發熱量保持室內溫度20℃,選用原煤采暖必須給予14.286kW的機械能(原煤高效率取70%),并排出大量的污染物質;選用電阻絲加熱器,立即加溫室內空氣質量,最少必須提供電磁能10kW;而選用電磁能推動熱泵機組向房間內采暖,僅耗費2.857kW的電磁能(COP取3.5)。由此可見,熱泵機組采暖降低了很多低位能耗。
    二、普遍的三種水源熱泵機組特性
    1、空氣能熱水器發電機組
    以戶外氣體為供暖系統的水源熱泵機組,稱之為空氣能熱水器發電機組??諝饽軣崴魇亲罹邆淦毡橐饬x的熱泵機組方式1。依據制冷物質的不一樣,又可分成氣體/空氣能熱泵(如分體式立式熱泵空調器、熱泵機組型窗式空調器等)和氣體/水熱泵機組(如空氣能熱水器電熱水器、空氣能熱水器冷水源熱泵機組等)。下面的圖是空氣能熱水器的基本原理平面圖。
    空氣能熱水器發電機組的安裝和運用都非常簡單和便捷,發電機組運作有一定噪音。一方面,空氣能熱水器設備一般不用排架結構,布局在戶外;一方面,氣體的熱導率比水小,在相同的換發熱量規定下,空氣能熱水器發電機組所必須氣量比水大許多,那樣所采用的離心風機也比較大,造成空氣能熱水器發電機組的噪音擴大。
    戶外氣體側熱交換器外表溫度小于周邊氣體的含濕量且小于0℃時,熱交換器表層便會起霜,發電機組起霜可能減少室兩側熱交換器的導熱系數,提升氣體側的流通摩擦阻力,造成設備的COP及供暖工作能力降低。
    2、土壤層地熱源泵
    以地底常溫下土壤層或提溫巖土工程體為熱原的水源熱泵機組,稱之為土壤層源水源熱泵機組。如下圖所示,土壤層地熱源泵根據掩埋于房屋建筑周邊的管線系統軟件,冬天從土質中地熱采暖,向房屋建筑采暖;夏天向土壤層散熱,為房屋建筑致冷。
    相對性于地面水和氣體,土壤層的環境溫度全年度起伏較小,可以各自在夏冬天給予相對性較低的冷疑環境溫度和較高的揮發環境溫度,促使水源熱泵機組運作更為高效率、平穩、靠譜。通常土壤層地熱源泵耗費1kWh的動能,客戶可以獲得4kWh以上的發熱量/制冷量。
    對比空氣能熱水器,土壤層地熱源泵不會有化霜問題,水源熱泵機組一般布局在房間內,有良好的隔聲實際效果和減噪對策。
    土壤層的換熱特性較差,通常必須很大的換熱總面積,造成穿管占地總面積比較大或基礎埋深較深,長久看還必須考慮到穿管對將來土地開發的危害。此外在地底鋪設管路成本費較高,運作中若造成常見故障也不容易維修。
    土壤層地熱源泵冬天從地底地熱采暖,夏天向地底散熱,當一年四季取熱和排供熱量不平衡或發熱量填補和集中處理不完全時,長期性應用易導致地溫高或減少,促使熱泵機組的傳熱實際效果降低。因此設計方案時需開展熱力循環測算,必需時可選用協助制冷和電加熱的方式操縱土壤層長期性環境溫度變化在容許區域內。
    3、地源熱泵
    以地表或地表水源為熱原(或熱匯)的水源熱泵機組,稱之為水源熱泵機組。地源熱泵的水資源關鍵來源于地表水、地面水、廢水和污水等。下面的圖是其基本原理平面圖。
    同別的形式熱泵機組對比,水源熱泵機組水質的環境溫度比較穩定,其起伏范疇低于氣體,可使用的水質環境溫度能在夏冬天給予相對性較低的冷疑環境溫度和較高的揮發環境溫度。因而水源熱泵機組運作平穩靠譜,也不會有空氣能熱水器的冬天化霜等問題。
    采水建筑物繁雜,較適用中規模性工程項目。大中型水源熱泵機組供暖工作能力通常在1000~3000kW上下2,供大中型熱泵房用的水源熱泵機組供暖工作能力可實現15MW、20MW、25MW、30MWV。
    地源熱泵的運用,應先掌握本地水資源狀況,對水資源情況開展充足調研,明確自來水計劃方案。若運用地表水,務必考慮到地熱井問題,且應融合本地的地層狀況考慮到地熱井方法。地熱井艱難是當前大部分工程項目碰到的問題,地表水地源熱泵系統的運用應謹慎。
    三、熱泵機組制運作工作能力與環保節能主要參數考量
    為考量水源熱泵機組和系統軟件的制暖/致冷工作能力、高效率和環保節能實際效果,通常采取下列主要參數對水源熱泵機組和系統軟件開展點評:
    (1)供熱量(Qh)
    熱泵機組按制暖工作狀況運作時,單位時間內向型熱客戶(熱匯)提供的發熱量,即制暖工作狀況水源熱泵機組中冷卻器所提供的發熱量。供熱量用于衡量水源熱泵機組的制熱量力的大小。
    (2)空調制冷量(Qc)
    熱泵機組按致冷工作狀況運作時,單位時間內從被制冷物件中提煉的發熱量,即致冷工作狀況水源熱泵機組的冷凝器所汲取的發熱量??照{制冷量用于衡量水源熱泵機組的冷卻功能的尺寸。
    (3)特性指數(COP)
    界定為水源熱泵機組的供熱量(或空調制冷量)與其說耗費輸出功率之比,其值用W表明,無因次量。COP值是同運作工作狀況相關的量,在熱泵機組特性評估中,通常用其額定值工作狀況的COP值,其值體現了熱泵機組額定值工作狀況特性。
    (4)制暖時節能效等級(HSPF)
    在制暖時節中,熱泵機組開展制暖運作時為房間內送進的發熱量總數與損耗的低位能總數之比,其值用kWh/kWh表明,通稱HSPF。
    (5)全年度技術參數(APF)
    因為熱泵機組一般是全年度冬、夏兩個季節運作(制暖和致冷工作狀況),APF為考評其綜合能,其理解為:以一年為測算周期時間,同一臺熱泵機組在致冷時節從房間內去除的發熱量及制暖時節向房間內送進的發熱量總數與同一期內內耗費的低位能總數之比,其值用kWh/kWh表明,通稱APF。在熱泵機組特性評估中引進APF可能使消費者掌握更貼近具體應用情況的熱泵機組耗能和年耗費電量的是多少。
    (6)電力能源可利用率(E)
    界定為水源熱泵機組的供熱量(空調制冷量)與損耗的初中級電力能源之比。通常用E來點評熱泵機組的節能環保實際效果。
    水源熱泵機組、地源熱泵機組和空氣源熱泵機組的基本原理解釋與區別插圖

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