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水源热泵机组、地源热泵机组和空气源热泵机组的基本原理解释与区别

水源热泵机组地源热泵机组空气源热泵机组的基本原理解释与区别

一、热泵机组的理解与基本概念
热泵机组是一种在低位能(一般为电磁能、热量)的推动下,将底位热原(通常是气体、水或土壤层)的热量迁移到低位热原的环保节能设备,进而为住房、商业服务和工业和农业采暖、制冷及给予开水等服务项目。
以房间内采暖为例子表明热泵机组节能环保的实际效果,下面的图得出了3种采暖计划方案。若向房间内供货10kW发热量保持室内温度20℃,选用原煤采暖必须给予14.286kW的机械能(原煤高效率取70%),并排出大量的污染物质;选用电阻丝加热器,立即加温室内空气质量,最少必须提供电磁能10kW;而选用电磁能推动热泵机组向房间内采暖,仅耗费2.857kW的电磁能(COP取3.5)。由此可见,热泵机组采暖降低了很多低位能耗。
二、普遍的三种水源热泵机组特性
1、空气能热水器发电机组
以户外气体为供暖系统的水源热泵机组,称之为空气能热水器发电机组。空气能热水器是最具备普遍意义的热泵机组方式1。依据制冷物质的不一样,又可分成气体/空气能热泵(如分体式立式热泵空调器、热泵机组型窗式空调器等)和气体/水热泵机组(如空气能热水器电热水器、空气能热水器冷水源热泵机组等)。下面的图是空气能热水器的基本原理平面图。
空气能热水器发电机组的安裝和运用都非常简单和便捷,发电机组运作有一定噪音。一方面,空气能热水器设备一般不用排架结构,布局在户外;一方面,气体的热导率比水小,在相同的换发热量规定下,空气能热水器发电机组所必须气量比水大许多,那样所采用的离心风机也比较大,造成空气能热水器发电机组的噪音扩大。
户外气体侧热交换器外表温度小于周边气体的含湿量且小于0℃时,热交换器表层便会起霜,发电机组起霜可能减少室两侧热交换器的导热系数,提升气体侧的流通摩擦阻力,造成设备的COP及供暖工作能力降低。
2、土壤层地热源泵
以地底常温下土壤层或提温岩土工程体为热原的水源热泵机组,称之为土壤层源水源热泵机组。如下图所示,土壤层地热源泵根据掩埋于房屋建筑周边的管线系统软件,冬天从土质中地热采暖,向房屋建筑采暖;夏天向土壤层散热,为房屋建筑致冷。
相对性于地面水和气体,土壤层的环境温度全年度起伏较小,可以各自在夏冬天给予相对性较低的冷疑环境温度和较高的挥发环境温度,促使水源热泵机组运作更为高效率、平稳、靠谱。通常土壤层地热源泵耗费1kWh的动能,客户可以获得4kWh以上的发热量/制冷量。
对比空气能热水器,土壤层地热源泵不会有化霜问题,水源热泵机组一般布局在房间内,有良好的隔声实际效果和减噪对策。
土壤层的换热特性较差,通常必须很大的换热总面积,造成穿管占地总面积比较大或基础埋深较深,长久看还必须考虑到穿管对将来土地开发的危害。此外在地底铺设管路成本费较高,运作中若造成常见故障也不容易维修。
土壤层地热源泵冬天从地底地热采暖,夏天向地底散热,当一年四季取热和排供热量不平衡或发热量填补和集中处理不完全时,长期性应用易导致地温高或减少,促使热泵机组的传热实际效果降低。因此设计方案时需开展热力循环测算,必需时可选用协助制冷和电加热的方式操纵土壤层长期性环境温度变化在容许区域内。
3、地源热泵
以地表或地表水源为热原(或热汇)的水源热泵机组,称之为水源热泵机组。地源热泵的水资源关键来源于地表水、地面水、废水和污水等。下面的图是其基本原理平面图。
同别的形式热泵机组对比,水源热泵机组水质的环境温度比较稳定,其起伏范畴低于气体,可使用的水质环境温度能在夏冬天给予相对性较低的冷疑环境温度和较高的挥发环境温度。因而水源热泵机组运作平稳靠谱,也不会有空气能热水器的冬天化霜等问题。
采水建筑物繁杂,较适用中规模性工程项目。大中型水源热泵机组供暖工作能力通常在1000~3000kW上下2,供大中型热泵房用的水源热泵机组供暖工作能力可实现15MW、20MW、25MW、30MWV。
地源热泵的运用,应先掌握本地水资源状况,对水资源情况开展充足调研,明确自来水计划方案。若运用地表水,务必考虑到地热井问题,且应融合本地的地层状况考虑到地热井方法。地热井艰难是当前大部分工程项目碰到的问题,地表水地源热泵系统的运用应谨慎。
三、热泵机组制运作工作能力与环保节能主要参数考量
为考量水源热泵机组和系统软件的制暖/致冷工作能力、高效率和环保节能实际效果,通常采取下列主要参数对水源热泵机组和系统软件开展点评:
(1)供热量(Qh)
热泵机组按制暖工作状况运作时,单位时间内向型热客户(热汇)提供的发热量,即制暖工作状况水源热泵机组中冷却器所提供的发热量。供热量用于衡量水源热泵机组的制热量力的大小。
(2)空调制冷量(Qc)
热泵机组按致冷工作状况运作时,单位时间内从被制冷物件中提炼的发热量,即致冷工作状况水源热泵机组的冷凝器所汲取的发热量。空调制冷量用于衡量水源热泵机组的冷却功能的尺寸。
(3)特性指数(COP)
界定为水源热泵机组的供热量(或空调制冷量)与其说耗费输出功率之比,其值用W表明,无因次量。COP值是同运作工作状况相关的量,在热泵机组特性评估中,通常用其额定值工作状况的COP值,其值体现了热泵机组额定值工作状况特性。
(4)制暖时节能效等级(HSPF)
在制暖时节中,热泵机组开展制暖运作时为房间内送进的发热量总数与损耗的低位能总数之比,其值用kWh/kWh表明,通称HSPF。
(5)全年度技术参数(APF)
因为热泵机组一般是全年度冬、夏两个季节运作(制暖和致冷工作状况),APF为考评其综合能,其理解为:以一年为测算周期时间,同一台热泵机组在致冷时节从房间内去除的发热量及制暖时节向房间内送进的发热量总数与同一期内内耗费的低位能总数之比,其值用kWh/kWh表明,通称APF。在热泵机组特性评估中引进APF可能使消费者掌握更贴近具体应用情况的热泵机组耗能和年耗费电量的是多少。
(6)电力能源可利用率(E)
界定为水源热泵机组的供热量(空调制冷量)与损耗的初中级电力能源之比。通常用E来点评热泵机组的节能环保实际效果。
水源热泵机组、地源热泵机组和空气源热泵机组的基本原理解释与区别插图