低位热源形式的特点.docVIP

2.1 各种低位热源形式的特点 2.1.1 空气源热泵 空气源热泵有许多优点,如高效、节能、环保，无须安装冷却塔，可以不占 用机房，使用维护方便等。 空气源热泵在高层建筑中应用，可能会面临室外换热器安装不便的问题。 一般高层建筑的室外换热器安装在裙房或塔楼的屋顶，但当热泵台数较多，换 热器占地面积大或屋顶需要承担其它功能时，就需要为空气源热泵的室外换热 器寻找合适的安装位置。 多年的运行经验还表明，空气源热泵在寒冷地区应用存在以下突出问题： （1） 热负荷与供热能力变化不一致 随着室外环境温度的降低，压缩机 吸气比容增大，使得机组制冷剂质量流量迅速下降，这样机组的制热量就以相 应比例下降 与此同时，建筑物热负荷却随室外温度的降低而增大，这就涉 及到平衡点温度问题。所谓平衡点温度是指建筑热负荷与热泵机组所提供的供 热量相等时所对应的室外温度。当室外温度低于平衡点温度时，热泵供热量不 足，需要增加辅助热源，这将使设备初投资增加，系统更复杂，给运行、维 护、调节带来不便。平衡点温度取得过低，则选用的辅助热源较小，甚至可以 不设辅助热源，但这样热泵容量过大，机组长期在部分负荷下运行，效率降 低；如平衡点温度选得过高，则所需辅助热源过大，亦不利于节能。只有合理 平衡点温度，才能将此矛盾对系统经济合理性的影响降到最低限度 。 （2） 压缩机的工作状况变差 随着室外环境温度的降低，压缩机的吸气 压力降低，压缩比增大，压缩过程严重偏离正常压缩过程，导致机组排气温度 急剧上升。压缩比增大造成压缩机的输气系数、输气量及效率的下降。同时压 缩机排气温度过高，使润滑油的粘度急剧下降，影响压缩机的润滑。压缩比过 大使得压缩机排气温度超温、系统频繁启停，无法正常工作。 （3） 低温结霜问题 当室外温度较低而相对湿度过大时，室外换热器发 生结霜现象 。换热表面上的积霜若不及时清除，将堵塞空气通道，减小传热 表面，增大传热热阻，使得供热量骤减，空气流动阻力显著增加，换热效率明显降低，制冷装置的总体性能下降。结霜严重时，除霜损失大，系统供热量及运行的可靠性、经济性均受影响，甚至有可能发生停机现象。因此,必须适时进行除霜，以保持系统高效率运行。 （4） 节能效果降低 室外温度降低，导致蒸发温度降低，在相同冷凝温 度下条件，压缩比大，单位制热量耗功增加，制热性能系数下降，再加上除霜 耗能，供热季节性能系数降低，能源利用率降低，热泵较其它热源形式的优越 性被削弱，甚至不如其它热源形式经济合理。 2.1.2 地表水源热泵 水的热容量大，换热系数大，机组效率高，地表无需回灌，投资小，环境 破坏小。 地表水热泵的应用条件及存在的问题如下： （1） 附近有便于取用的地表水源的建筑才可能考虑此低位热源形式，多 数高层建筑周围不具备这样的有利条件。 （2） 地表水水质比传统空调用水要差得多，换热器易出现腐蚀、堵塞等 现象。水质对水处理成本，设备寿命，系统经济性影响很大。 （3） 北方冬季气温低，地表水热能品味低，难以被利用，这极大地限制 了水源热泵在北方的应用。 2.1.3 地下水源热泵 深井回灌式的地下水源热泵空调系统，近年来发展较快，在我国上海、浙 江、北京、内蒙古等许多地区都有了工程应用实例。 地下水水温比较恒定，为热泵提供较低的冷凝温度和较高的蒸发温度，使 地下水源热泵具有较高的制冷、制热性能系数，是建筑物夏季供冷、冬季供暖 的一种稳定、高效、节能、环保的冷热源设备。 地下水源热泵应用条件及存在的问题如下： （1） 水量、水质、水温问题。必须要有丰富、稳定、优质的地下水资 源，才能显现水源热泵的优越性。 （2） 要有便于开采回灌的地质条件。 （3） 建筑物周围必须具备井群布置条件。深井涉及到地面沉降问题，会 对邻近的建筑基础造成影响。且如果井间距离过小，可能会形成抽水与回灌的 热短路。 （4） 地下水源热泵可能会造成地下水的污染和破坏。 （5） 地下水使用政策，也影响地下水源热泵的经济性。 2.1.4 土壤源热泵 土壤源热泵环保无污染，符合可持续发展的要求。地下土壤温度一年四季 相对稳定，冬季比室外环境空气温度高，夏季比环境温度低，这种温度特性使 得土壤源热泵效率较高 [39] 。土壤温度波动小的特性也使得热泵机组运行更稳 定、可靠，维护费用降低 [40] 。土壤的蓄能特性实现了冬、夏季能量的互补性， 提高了热泵的性能系数。 土壤源热泵的应用条件及存在的问题如下： （1） 土壤导热系数小，使埋地换热器的面积较大，这就需要较大的埋管 场地。 （2） 连续运行时，热泵的冷凝温度或蒸发温度受土壤温度的影响而发生 波动。 （3） 此低位热源形式涉及钻探工程，东北地区的一些项目甚至要穿越冻 土层，施工困难，系统投资比较大。有资料统计，钻孔工程量大约为每平米 建筑面积的 1～2 倍