1.空气源热泵在我国不同地区的应用 论文怎么写啊 急 急
引 言 空气源热泵是以空气作为高温(低温) 热源来进行供热(供冷) 的装置。
相对于其它热泵类型而言 ,我国对空气源热泵的研究起步较早 ,研究内容也较多。以环境空气作为低品位热源 ,可以取之不尽 ,用之不竭 ,处处都有 ,无偿获取。
空气源热泵则安装灵活、使用方便、初投资相对较低 ,且比较适用于分户安装 ,目前我国室内空调器大都采用的是这种形式。这也就使得我国空气源热泵冷热水机组市场空前繁荣 ,生产研制已经比较成型 ,产品规格齐全 ,品牌繁多。
据有关调查表明 ,目前我国空气源热泵冷热水机组生产厂家已由 1995 年的十几家发展到现在的四十多家 ,据不完全统计 ,国内销售的机组已逾45个品牌 ,其中国产机组约占 25 %左右 ,其余为合资产品 ,台资产品和进口产品。 为了更好地了解我国空气源热泵方面的发展动态 ,本文将对近年来我国关于空气源热泵的研究进行分析 ,并在此基础上指出空气源热泵所存在的问题及有待改进的方向 ,希望以此来进一步促进空气源热泵在我国的研究和应用。
1 我国空气源热泵研究状况 随着空气源热泵在我国应用的日趋广泛和研究的日趋深入 ,了解我国空气源热泵的研究状况对于后续研究而言具有重要的意义。下面重点介绍我国近年来关于空气源热泵的技术进展。
1. 1 空气源热泵结霜、化霜问题的研究 由于空气源热泵冬季采用空气作为热源 ,所以 ,随着室外温度的降低 ,其蒸发温度也随之降低 ,蒸发器表面温度随之下降 ,甚至低于0 ℃。此时 ,当室外空气在流经蒸发器被冷却时 ,其所含的水分就会析出并依附于蒸发器表面形成霜层。
结霜对热泵是极其不利的。随着霜层的形成 ,蒸发器传热热阻增加 ,蒸发温度下降 ,机组的性能下降 ,工况恶化 ,制热量也将下降 ,这将严重影响压缩机以及热泵整体的性能 ,同时 ,除霜带来的额外费用还将降低空气源热泵的经济性 ,这也就是为什么空气源热泵在寒冷、潮湿地区的应用受到限制的原因。
所以说 ,结霜机理、化霜方法一直是空气源热泵研究与应用中要解决的重点与难点。 目前 ,有不少关于空气源热泵机组冬季运行状况的研究[1 ,2 ,3],主要分析供热时不同工况下空气盘管表面湿空气结霜、结露及干冷却特性 ,并结合结霜过程进行试验和模拟 ,分析了迎面风速、环境温湿度、翅片间距、管排数等参数对结霜性能的影响及其所可能产生的一系列后果。
了解结霜的机理的主要目的是要解决如何除霜的问题。传统的除霜控制方法主要包括 :定时除霜法 ,时间 —温度(压力) 法 ,空气压差控制除霜法 ,霜层传感器控制除霜法 ,声音震荡器控制除霜法 ,最大平均供热量控制除霜法 ,最佳除霜时间控制法等。
这些方法各有利弊 ,有待完善。 近年来 ,由于计算机技术的发展 ,将模糊控制技术引入空气源热泵除霜问题的研究作为一项先进可行的新技术 ,逐渐引起了人们的注意。
这主要是因为空气源热泵结霜问题的影响是多因素 ,非线性的 ,而模糊控制技术的优势就是处理多维、非线性、时变问题。这样一来 ,将模糊控制技术引入空气源热泵的除霜控制 ,通过对除霜过程的系统响应分析 ,可以使除霜控制能够自动适应机组工作环境的变化 ,达到智能除霜的控制要求。
关于这方面的详细研究参见文献[4 ,5 ,6 ,7]。此外 ,还有考虑环境工况变化的双温度传感器智能化除霜控制方法等[8]。
尽管空气源热泵具有很多优点 ,但受室外环境的限制也比较大 ,这也是空气源热泵目前仅在我国黄河以南地区得到了广泛应用的主要原因。而在黄河以北地区 ,应用空气源热泵则根据所处地区不同有其特殊要求。
目前 ,关于西安、胶东以及寒冷地区空气源热泵的实际应用情况已有研究[9 ,10 ,11 ,12],并就所遇到的如压缩比过大等具体问题提出了一些相应的改进措施 ,可在相应地区的实际应用中作为参考。此外 ,为了对空气源热泵结霜除霜所带来的损失进行量化的分析 ,有研究提出了不同地区、不同使用情况下的平均结霜除霜损失系数的概念 ,平均结霜除霜损失系数越大的地区应用空气源热泵越不经济。
据此,将我国空气源热泵使用地区根据平均结霜损失系数分成 4 类 :低温结霜区 :如济南、北京、郑州、西安、兰州等 ;轻霜区 :如成都、桂林、重庆等 ;重霜区 :如长沙 ;一般结霜区 :如杭州、武汉、上海、南京、南昌、宜昌等[13 ,14]。这些都可以作为今后热泵设计选用中重要的参考依据。
1. 2 空气源热泵节能问题的研究火用是对系统能的质与量的综合评价。对系统进行火用分析可以揭示出系统中火用损失的部位、类型和数量 ,以便设法减少这些损失。
通过火用计算分析可知 ,压缩功只有 20 %被利用 ,而有 80 %被损失 ,其中 ,压缩机火用损失占 30. 7 % ,冷凝器占2014 % ,蒸发器占 1715 % ,毛细管占 10 %[23]。由此我们可以看出 ,空气源热泵系统节能的主要部件是压缩机 ,提高压缩机本身的技术指标 ,是提高整个系统火用效率的关键 ,而冷凝器和蒸发器火用优化措施主要是设法降低传热温差。
当然 ,系统的节能改进与经济性是相互制约的 ,仅从能效进行分析有一定的局限性。从这个角度出发 ,有关研究人员提出供热最佳经济平衡点的概念 ,以期在此。
2.空气源热泵与地源热泵在国内外应用的比较分析
清华同方地源热泵中央空调 A、工作原理 一、浅层地热能源 在太阳的辐射照耀下,地球成为太阳能的巨型“存贮器”,在地壳浅层的水体和岩土体中贮存了大量清洁的可再生能源,称为浅层地热能,简称地源。
二、热泵技术 是近代科学发明的一种节能技术。向热泵机组输入一定电能驱动压缩机作功,使机组中的工质(如R22、R134a)反复发生蒸发吸热和冷凝放热的物理相变过程,就能实现空间上的热量交换和传递转移。
三、地源热泵中央空调系统 是以岩土体、地下水或地表水为低温热源,由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统。其工作原理是:冬季,热泵机组从地源(浅层水体或岩土体)中吸收热量,向建筑物供暖;夏季,热泵机组从室内吸收热量并转移释放到地源中,实现建筑物空调制冷。
根据地热交换系统形式的不同,地源热泵系统分为地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统和地埋管地源热泵系统。 B、应用条件 一、地下水地源热泵系统应用条件: 1、建筑项目附近地下水资源丰富,并便于实施供回水工程。
2、地方政策允许利用地下水。 3、地下水温适度,水质适宜,供水稳定,回灌顺畅。
二、地表水地源热泵系统应用条件: 1、建筑项目附近有丰富的地表水(例如:江水、河水、湖水、海水、水库水、污水、中水、地热尾水、工业废水等等)。 2、水量充足,水温适度,水质经简单处理能达到使用要求。
三、土壤源热泵系统(地埋管)应用条件: 1、建筑物附近缺乏水资源或因各种因素限制,无法利用水资源。 2、建筑物附近有足够场地敷设“地埋管”(例如:办公楼前后场地、别墅花园,学校运动场等等)。
C、设计理念 “在满足人们冷热基本需求的前提下,最大限度地实现环境保护和能源节约,同时创造优良的室内空气品质”这是清华同方对空调产品的诠释。 “环保、节能、节水、满足用户需要”是研发设计的主题理念。
一、环保 水源热泵利用地表土壤和水体所储藏的太阳能资源作为冷热源,无燃烧,无排烟,无废弃物,无污染,是一种清洁环保的利用可再生资源的一种技术。 二、节能 设计先进,能效高,制热时在4.0以上,制冷时在5.0以上,最高可达7.1。
三、节水 换热器采用“大温差,小流量”设计思路进行设计,机组用水量比传统设计节省40%。 四、节资 通过一套系统来实现供冷和供热需求,一次性投资只是传统制冷制热投资的1/2-2/3;运行费用只有传统方式的1/2-2/3。
五、可靠 采用分系统完全独立的模块化设计,部件数量少,品质精良,设置多种安全保护功能。充分考虑多系统的协调统一控制,可实现计算机远程操作,使机组更具人性化和智能化。
D、技术创新 清华同方地源热泵在产品设计时,从我国国情和用户需求出发,采用成熟科学的热泵技术,优化配置资源。兼顾制冷与制热工况,重点保证用户使用效果。
机组运行时的冷热工况切换,通过水系统管路和切换而实现,氟系统保持稳定不变。 清华同方水源热泵机组,除了具有传统水源热泵特点以外,还针对中国国情进行创新设计: 一、供热出水温度高 在标准工况下,通用型水源热泵机组可以保证出水温度在48℃以上,环保高温型水源热泵机组出水温度可在60℃以上。
高出水温度,可以减小室内侧设备的选型容量,并保证室内的温暖舒适性。 二、进出水温差大,节约水资源 在机组工况时,水源侧在冬季的进出水温差为8℃,而夏季的进出水温差为11℃。
区别于传统的5℃温差设计,机组用水量可以节省40%,降低运行费用。 三、世界先进水平的满液式技术 高效满液型水源热泵机组采用满液式蒸发器,机组换热效率高。
设计独特的回油系统及制冷剂流量精密控制系统,大大提高了机组能效,节能效果比国家标准高30%。 四、系统优化简洁,部件精良可靠 通过对系统的优化设计和独立模块组合,使机组系统运行简便可靠。
制冷系统控制元件及电气元件均采用全球顶级部件,保证机组在宽广的使用工况范围内长期高效可靠地工作。运动部件少,故障率低,维护成本低。
五、机组型号齐全,适用范围广 机组型号齐全,单机容量从150KW-3800KW,可广泛利用各类水资源,如:地下水、江水、河水、湖水、海水、水库水、污水、中水、地热尾水、工业废水等等。 六、智能化数字控制 采用大屏幕液晶显示器、工业级智能化控制器和先进的计算机控制系统,具有全数字化汉显功能,工作流程采用可视化控制面板,令操作者对机组运行情况一目了然。
并可与外部设备、远程用户和控制室通过标准接口相连,实现自动开关机,报警、提示、记录、检索、故障诊断等多重维护管理控制功能。 七、多重自动保护功能 机组具有压缩机排气超温、电机超温、冷水防冻温度保护;过电流、缺相、逆相、过载电气保护;冷媒系统高低压、油位、油压差、断水异常状态保护等多重保护功能。
八、节能效率显著 蒸发器、冷凝器均采用内外强化传热的换热管,换热效率更高。先进的工艺设计,使能量损耗降到最低。
九、操作简便、运行平稳 机组采用智能自动控制,操作非常简便;并且采用了高效的防护消声措施,运行平稳。 E、产品系列 一、通用型水源热泵。
3.地源热泵的经济性如何
因为影响地源热泵使用经济性的因素有很多,如电价、用户或居民行为、气候条件以及例如非正常的炎热或寒冷季节等其它因素。
尤其是在中国的应用时间还不长,实际运行经济性的总结工作还有待完成,目前,尚难于给出较准确的答案。由于美国等发达国家在地源热泵的工程应用方面已至少有十余年的历史,不妨先借鉴其经验。
据世界环境保护组织EPA的一份有关空调未来的报告所得出的结论:地源热泵技术在为家庭居民带来舒适、可 和高效节能的同时,将成为降低国家能源消耗和环境污染的一个主要力量。据EPA估计,设计安装良好的地源热泵,平均来说,可以节约用户30~40%的供热制冷空调的运行费用。
4.不同类型地源热泵的发展情况和应用
• 地下水源热泵系统
-从1995年开始学习和引进欧美水源热泵产品,开展异井抽灌试验工程;
-地下水源热泵系统数量最多,应用范围最广,
最大单项工程建筑面积已达18万㎡
-地下水源热泵系统的应用主要集中在北京市、辽宁省、河北省、山东省
-2006年底,已有250 多个、总建筑面积约360 多万平米的建筑应用了单井抽灌技术。
• 地埋管地源热泵系统
-土壤源地源热泵发展最快,应用潜力最大,最大单项工程建筑面积已达20万㎡;
-调查显示地埋管地源热泵系统应用地域范围主要是北京市、湖北省和江苏省;
• 地表水源热泵系统(海水、江水、湖水、污水)
-地表水源热泵仅在水源条件比较优越的地域采用;
-地表水源热泵系统在城市级示范工程中单体规模大,达80万㎡;
• 工业余热、废热热泵供热系统(冷却循环水)
-北方采暖地区应用;
-供热规模大;
中国建筑科学研究院上海分院绿色建筑与生态城研究中心
5.地源热泵热水系统的原理与应用
地源热泵是利用水与地能(土壤)进行冷热交换来作为热泵的冷热源,冬季把地能中的热量“取”出来,供给室内采暖,此时地能为“热源”;夏季把室内热量取出来,释放到土壤中,此时地能为“冷源”。
地源热泵供暖空调系统主要分三部分:室外地能换热系统、地源热泵机组和室内采暖空调末端系统。水源热泵是一种利用地球表面或浅层水源(如地下水、河流和湖泊),或者是人工再生水源(工业废水、地热尾水等)的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。
水源热泵技术利用热泵机组实现低温位热能向高温位转移,将水体和地层蓄能分别在冬、夏季作为供暖的热源和空调的冷源。在冬季,把水体和地层中的热量"取"出来,提高温度后,供给室内采暖;夏季,把室内的热量取出来,释放到水体和地层中去。
水源热泵供暖空调系统主要分三部分:室外水源井换热系统、水源热泵机组和室内采暖空调末端系统。
6.地源热泵发展
在建筑行业内,大力推行绿色节能环保的新建筑与国家提倡的“走可持续发展道路”相符合,也是我国未来会坚定执行的战略方针。节能环保是全人类共同的课题,通过利用可再生资源和坚持循环利用来减少废弃物,以构建循环型经济社会、通过减少二氧化碳等温室效应气体排放量,防止全球气温变暖等变得日益重要。以节能环保为核心内容的绿色建筑发展理念及评价体系与地缘热泵的技术优势相契合,因此,目前很多建筑都可以看到地缘热泵的身影。比如,世博园区内世博轴项目就完全采用了地热源和江水源进行供暖制冷,该项目也成为了园区内唯一全部使用地源热泵和江水源热泵技术的空调冷热源系统集成项目。
中国建筑科学研究院建筑环境与节能研究院院长徐伟在公开场合表示,相比现有的同规模的暖通空调,地源热泵比传统空调运行效率要高30%-60%;与电供暖相比,地源热泵可减少70%以上的污染物排放,真正实现了节能减排。地源热泵是我国有效降低建筑能耗的建筑节能技术之一。
地源热泵加速发展
随着社会经济的发展和人们生活水平的提高,居住环境的舒适性和低碳环保逐步成为了现代绿色建筑的新标准。采暖、制冷是建筑中能耗较大的部分,地源热泵作为一种可持续发展的建筑节能新技术,运用到建筑中可以有效地提高一次能源利用率,减少温室效应气体和其他燃烧产生的污染物的排放,实现建筑节能环保要求。
“地源热泵从设计到应用,整个过程都符合绿色建筑的要求,其利用的地下热能完全属于可再生能源。利用地源热泵系统,可以产生良好的经济社会效益,且与节能、绿色建筑的需求相符合,成为绿色建筑未来的发展趋势。”徐伟表示。
资料显示,北京、上海、江苏、四川、广东等多省市已经纷纷出台支持绿色建筑发展的政策,从2011年开始,地源热泵在绿色建筑产业的应用和发展已呈现加速之势。“十二五”期间,我国要发展超过10亿平方米的绿色建筑,其中地源热泵供热制冷面积将达3.5亿平方米。
7.我国地源热泵行业发展现状
伴随着雾霾的不断加剧,今年供暖更加突出清洁为主题,除了相关部门对供热原材料(煤炭等)的质量进行把关外,多数地区逐渐接受了像地源热泵、太阳能等新型清洁能源供暖系统的使用。
参考《中国地源热泵行业发展可行性分析报告》显示,与传统燃煤、燃气供热相比,地源热泵供暖没有燃烧,没有排烟,也没有废弃物,属于环保型可再生能源利用技术,而且比传统供暖、制冷系统运行效率要高40%,节约用户30~40%的运行费用,运行维护成本低,可综合节能50%—70%。与其他清洁能源相比,地热具有资源量巨大、能源利用效率高、成本具有竞争性、二氧化碳减排效果明显的优势。
随着地源热泵开发的深入应用,地源热泵系统相关技术产品日渐成熟,越来越多的开发系统开始应用到社会生活当中。业内人士预计,地热能源开发已进入快速发展的起步阶段。
8.经济性分析怎么写,结构简单,工艺良好
我有范文: 地源热泵既能供暖又能空调,既环保又节能,但地源热泵是否具有经济竞争性仍然是一个非常关键的问题。
由于涉及的因素很多,不同地区,不同能源结构及价格等都将直接影响地源热泵的经济性,这里仅通过对地源热泵与传统的供暖空调方式进行比较,探讨其经济性。 地源热泵供暖经济性可以和传统燃煤、燃油和天然气锅炉进行比较,地源热泵空调经济性可以和单冷空调进行比较,及其供暖空调综合经济性的比较。
评价的主要指标有:初投资、成本,及现金流量表相关经济参数的评价。 经济参数 1初投资:指供暖空调系统各部分投资之和,包括有:土建费、设备购置费、安装费及其它费用(包括设计费、监理费和不可预见费)。
2年总成本:指系统各部分的运行费,如水费、电费、燃料费;排污费;管理人员工资、管理费;设备折旧费和设备维修、大修费等。 3年经营成本:指年总成本中扣除设备折旧费。
4单位面积经营成本:用年经营成本除以供暖或空调面积来计算。 5单位热(冷)量经营成本:用年经营成本除以供暖累积热负荷或空调累积冷负荷来计算。
6现金流量表:采用现金流量表方法计算投资项目的有关经济性指标,如财务内部收益率,财务净现值(NPV)及投资回收期(Pt)。 对一投资项目,如财务内部收益率大于基准收益率,财务净现值NPV>0,表明项目盈利能力满足了行业最低要求,项目在财务上是可以接受的;如NPV。
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