节能能耗计算 [水源热泵系统运行能耗分析与节能控制]

时间:2020-01-13 07:18:35 来源:易达学习网 本文已影响 易达学习网

水源热泵系统运行能耗分析与节能控制

水源热泵系统运行能耗分析与节能控制 在全球资源日益紧张、生态环境日益恶化的社会背景下, 水源热泵作为一种使用地下水作为空调机组的冷热源的制 冷供热新技术,具有十分鲜明的优势和特点,但如何有效分 析水源热泵系统运行能耗的影响因素,采取有针对性的节能 控制措施,仍旧值得我们进行深入的研究和探讨。

摘 要:
水源热泵;
供热制冷;
空调;
能耗分析;
节能控制 前言 水源热泵技术是通过地球上水体中所积累的太阳能资 源作为水源热泵系统运行的冷热源,进而实现空调系统的能 量转换的。由于地球上的土壤和水体类似于一个大型的太阳 能集散器,地球上的水体土可以通过土壤间接的接受太阳辐 射的能量,并且保持能量接收与发散的相对均衡,这就为水 源热泵系统使用地球水体中的地热能和太阳能创造了良好 的条件。同时,水源热泵技术具有安全环保、高效节能等技 术优势,因此其应用前景是十分广泛的。

1 水源热泵系统的特点与优势 与传统的空调制冷供热技术相比,水源热泵运行技术具 有以下特点和优势:
1.1 节能性 水源热泵运行系统在夏天运行时利用的水体温度通常 为为18-29℃,水体温度会低于环境空气温度,因此制冷过程中的冷凝温度会随之降低,其制冷效果明显要高于传统的 冷却塔式或风冷式,并节省了除霜过程中消耗的能量;
水源 热泵系统在冬季运行利用的水体温度通常为12-22℃,水体 温度会高于环境空气温度,因此提高了热泵循环系统的蒸发 温度,能源利用效率得到有效提高。所以,水源热泵系统具 有明显的高效节能的特点。

1.2 安全环保性 水源热泵系统运行过程中的冷热源为地下水,取代了传 统的燃气或燃油锅炉系统,而且在运行过程中不会产生“三 废”污染,避免了对周边环境的破坏,因此在缓解安全生产 管理压力、大大降低系统危险系数的同时,很好地适应了清 洁环保的要求,符合科学发展观的发展要求。

1.3 运行稳定性 虽然水体的温度受地理位置的影响比较明显,但当水源 位置确定后,水体温度的变化范围是非常小的,这对整个水 源热泵系统运行的稳定性具有非常有力的促进作用,在很大 程度上节约了运行维护费用。

1.4 经济性 相关统计表明,水源热泵系统与水冷冷水机组加燃气锅 炉系统相比,其年运行费用能够节省27%左右,在相同的制 冷效果下,能够为业主提供更低费用的空调运行系统;
同时, 水源热泵系统在初始投资、建筑空间节约、施工周期等方面 的经济消耗会明显降低,并具有供热、制冷、提供生活热水等多种职能,因此其经济效果是十分明显的。

2 水源热泵系统运行能耗的影响因素分析 2.1 气象条件对水源热泵系统运行能耗的影响 我国是一个南北跨度比较大的国家,气象条件的南北差 异也是比较明显,同样的建筑在不同的地区,由于在负荷情 况等方面的差异,使得同一水源热泵系统在不同区域的能耗 状况以及能够实现的节能控制效益也是不同的。实践已经证 明,同一水源热泵系统在运行过程中的能源消耗量呈现出由 北向南逐渐递增的规律。因此,在我国的东北、华北地区, 水源热泵机组的能源消耗量是相对较低的,而在我国的华南 地区,能源消耗量则相对较高,有时节能效果并不明显。

2.2 建筑物特点对水源热泵系统运行能耗的影响 建筑物特点对水源热泵系统运行能耗的影响是多方面 的,如设备发热量、建筑蓄热特点、围护结构热工性能、人 员密度、新风量等。因此,在对水源热泵机组进行设计和选 择时,一定要综合考虑建筑物的规模与内部负荷等因素,选 择真正符合建筑物特点的水源热泵机组及其运行系统。

2.3蓄水量对水源热泵系统运行能耗的影响 以闭式环路水源热泵系统为例,对建筑物内部的余热进 行回收是水源热泵系统节能降耗的关键环节,但是水源热泵 机组中在环路中提取与释放的热量是不可能随时都保持平 衡的,这时就需要在运行系统中有一定的蓄水量对建筑物内 部的余热进行转移,延迟水源热泵系统中辅助热源和冷却塔的开启时间,避免了辅助热源和冷却塔的频繁开启,在保证 水源热泵系统稳定运行的基础上,有效降低了辅助热源和冷 却塔的运行能耗。

2.4 热源形式对水源热泵系统运行能耗的影响 当水源热泵系统所采用的热源形式不同时,水源热泵空 调系统运行的能源消耗量和节能效果也会存在很大的不同。

以哈尔滨为例,由于该地区具有较大的热负荷,当以电为热 源时,水源热泵系统的节能效果是比较明显的,但当以燃煤 锅炉为热源时,如果筑物内部的余热过大或过小,其节能效 果都不是很理想。

3 实现水源热泵系统运行节能的有效控制措施 3.1 科学选择水源热泵的机型 根据区域地位位置的不同、制冷供热需求大小的不同、 建筑物的特点以及水源热泵机组的使用范围,业主和施工方 必须坚持从实际出发,对水源热泵系统的机型进行科学选择, 使用最合理的工质,如对于高温水源热泵机组就应当使用高 温工质。

3.2 重视对机组运行系统的优化 在对运行系统进行优化时,要在成本控制的有效范围内, 坚持机组运行系统能效比的最大化和机组设计工况下COP的 最大化为优化目标,有效处理好运行成本、能源消耗、节能 效果之间的关系,可以把机组稳态数学模型作为系统优化的 约束条件,计算出水源热泵机组各部件的设计与优化参数,如换热器的面积、类型等几何参数。

3.3 合理选择冷凝器和蒸发器 为了有效降低水源热泵系统运行过程中的能源消耗状 况,应当尽量选择换热效率比较高的冷凝器和蒸发器,确保 压缩机的压缩比以及流量范围都能够满足预期的换热效率 等方面的要求。

3.4 坚持技术创新 随着科学技术的进步与发展,水源热泵系统的工作原理 也在不断进步和发展,例如目前正在大范围推广的复叠型循 环机组、多级压缩循环机组和级联型机组,其节能效果已经 实现了很大的提升,并且新技术的应用也越来越成熟。

结语 综上所述,随着水源热泵技术的进一步完善和发展,节 能控制措施和应用范围的逐渐扩大,水源热泵技术的应用前 景是十分广泛的。但是,由于水源热泵系统运行能耗的影响 因素是多方面的,在应用水源热泵系统时只有做到了因地制 宜、科学选型,坚持节能环保的原则,才能实现更好的经济 效益和节能效果,促进水源热泵技术的不断发展和系统运行 效益的不断提升。

参考文献:
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