空气源热泵

空气源热泵热水系统在夏热冬冷地区的应用

信息来源:苏州大学更新日期:12-12-03 点击:

   摘 要:以空气源热泵热水系统为研究对象,从经济效益、能耗方面对该系统与传统电加热热水系统进行应用对比分析。介绍了目前国内外研究机构对空气源热泵热水系统研究进展情况。说明了空气源热泵热水系统在夏热冬冷地区的应用特点,并指出冬季室外机换热器结霜问题及室内侧换热器结垢问题对热泵热水机组的运行有很大的影响,这是值得深入研究、需要解决的关键问题。
 

    0 引言
    在全世界共同面临越来越严重的能源危机面前,我国作为能耗大国,能量利用率仍然不高,但是随着国家各种政策激励、法规限制、奖励机制的促进,人们对节能越来越关注。尤其是这些年在热泵这种节能高效系统的研究与应用上取得了很好的效果。空气源热泵热水系统作为热泵的一种,为了保证能在低温、潮湿环境中高效、稳定、可靠的运行,国内外众多科研单位和生产企业进行了大量的研发和改进。并且在全国许多地区大量推广使用,尤其是夏热冬冷地区。
    根据《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准JGJ134-2010》的定义,夏热冬冷地区是指长江中下游及其周围地区(其确切范围由现行国家标准《民用建筑热工设计规范》GB 50176确定)。该地区的范围大致为陇海线以南,南岭以北,四川盆地以东,包括上海、重庆二直辖市,湖北、湖南、江西、安徽、浙江五省全部,四川、贵州二省东半部,江苏、河南二省南半部,福建省北半部,陕西、甘肃二省南端,广东、广西两省区北端,涉及16个省、市、自治区。该地区面积约180万平方公里,人口5.5亿左右,国内生产总值约占全国的48% ,是一个人口密集、经济发达的地区。由于该地区气候特点是夏季炎热,冬季寒冷。并且经济发达,人口密集,企事业单位众多,在日常生活中经常需要使用热水系统。这为空气源热泵热水系统的使用提供了广阔的应用市场。
    1 空气源热泵热水系统工作原理与特点
    空气源热泵是一种将低温热源的热能转移到高温热源的装置。热泵机组主要分3个能量变化阶段进行工作:第一阶段,提取低位热能阶段。机组中的液态制冷剂在蒸发器中与低位热源(空气)进行热交换,吸收热量蒸发成气体;第二阶段,低位热能向高位热能转换阶段。经过压缩机压缩,蒸发的气体被转变成高温、高压的气体,进入冷凝器;第三阶段,高位热能输出阶段。机组的高温、高压的制冷剂进入冷凝器冷凝,放出热量,并与需要加热的水进行热交换,从而达到升温的目的。反映其效率的指标为:
    制热能效比COP=制热量/制热消耗功率=1+ε,其效率>1。一般年平均COP可达到3.0左右,甚至更高。
    空气能是一种广泛存在、平等给予和可自由利用的低价位能源,利用热泵循环提高其能源品位,因而是一项极具开发和应用潜力的节能、环保新技术,具有实用价值。
    进入新世纪,能源问题再次成为社会大众关注的热点。专家指出,努力发展新兴替代能源,建立能源的多元化格局,是保证我国经济安全的一项重要措施。而空气源热泵热水系统采用的技术是全世界备受关注的新节能技术,也是目前世界上继燃煤、燃油锅炉、电热水器、燃气热水器、太阳能热水器之后节能、安全、环保的热水方式之一。在国外发达国家已经普及应用,在我国目前发展势头看好。其特点是:
    1)省钱。由于其耗电量只有等量电热水器的1/3左右,即相当于使用同样多的热水,使用空气源热泵热水系统,电费只需电加热的1/3,每年可以节约大量的电费。
    2)绿色环保。燃气热水器通过燃烧可燃气体加热热水,同时会排放大量的二氧化碳等有害废气;空气源热泵热水系统只是将周围空气中的热量转移到水中,完全做到零排放,对环境几乎不产生影响,是真正的环保热水器。
    3)具有很好安全性。结构上水电完全分离,相对燃气热水器来讲,没有燃气泄露,或一氧化碳中毒之类的安全隐患,因而具有更卓越的安全性能。
    2 空气源热泵热水系统的应用分析
    2.1 工程概述
    本工程位于苏州市,项目名称为苏州国际教育园某职业技术学院一幢宿舍楼空气源热泵热水系统工程,宿舍350人,