“太阳能%2b空气源热泵”系统及应用.pdfVIP

江苏省工程热物理学会第一届学术会议 编号：T卜16 “太阳能+空气源热泵系统的应用 徐丽蒋绿林罗迎宾． (江苏工业学院机械工程系，江苏常州213016) 摘要：在能源危机不断加剧的今天。太阳能与热泵的利用技术越来越受到重视。本文以一个应用案 例，介绍了“太阳能+空气源热泵”加热系统在大型水体系统——谫泳池水加热中的应用，从“太阳能与 建筑一体化”和运行经济性对系统进行了分析，指出系统的优越性。 关键词：太阳能，热泵，一体化，经济性 0 引言 随着经济的增长，能源紧张与环境问题已日益突出，为了人类社会的可持续发展， 目前世界各国都将目光转向可再生能源的开发与利用的研究中来。太阳能和热泵系统以 其良好的节能和环保性能，越来越多地在大型热水系统中得到应用。 太阳能与热泵技术 太阳能是一种数量巨大且清洁无污染的可再生能源。我国在太阳能热水器方面已经 做了很多研究，在技术上目前已达到较高的水平，产品的性能可靠，质量高。但随着经 济的发展和建筑设计成坡屋面，其安装和使用对城市景观、建筑维护等带来一系列问 题，已经满足不了人们的需求和发展的要求。所以，“太阳能与建筑一体化”这项新的 课题引起了各界、各地的关注和重视，并成为当今太阳能热水市场的发展趋势。 热泵技术是一种很好的节能制冷供热技术，是利用少量高品位的电能作为驱动能 源，从低温热源高效吸取低品位热能，并将其传输给高温热源，从而转能质系数低的能 源为能质系数高的能源。使用热泵技术，一年四季都可以将空气中和水中的热量取出来 制造热水，实现全天候供热。从热泵的热源来分，主要有空气源热泵、水源热泵和土壤 源热泵等形式。其中空气源热泵以其安装方便、无需专用锅炉房，不污染环境，节约工 程总投资，应用灵活等优点被广泛应用于新建和改建建筑的大型空调及热水工程中【l诩。 但空气源热泵无法在寒冷的冬季正常工作，因为当外界温度很低时，系统的制热量也将 减小，甚至小到无法满足冬季采暖需求【3】；同时，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，机组COP急剧下降使室外换热器换热恶化，换热量骤减， 甚至发生停机现象，严重影响供热效果【4】。所以，它的使用受到环境温度的限制，一般 不适合在北方寒冷地区使用。 太阳能与空气源热泵结合使用，形式多样、布置灵活、一机多用、应用范围广，不 仅能克服单一的太阳能和空气源热泵的不足，而且能较好地满足“太阳能与建筑一体化” 的要求，并能较好地解决“全天候”供热的问题。 下面以同济大学的温水游泳池为例，介绍“太阳能+空气源热泵”系统在游泳池水加 热中的应用。 2、工程概况 本工程实例——同济大学游泳馆是为了迎接百年校庆而建，其中游泳池大小为 50×25×2(长×宽×深)，池水温度保持在27士l℃：共有60个淋浴龙头，淋浴水温度保持 在55士l℃；室内有空调，温度保持在28士l℃。本系统采用空气源热泵和太阳能集热系 统相结合，共同加热游泳池水和淋浴用热水。太阳能和空气源热泵互为辅助能源，解决 了阴雨天气、太阳能资源不足时的供热，做到全天候供热。 游泳池的热损计算 游泳池是大型的水体系统，在自然条件下，特别是在冬季，为延长游泳池的使用时 间并保持适宜的池水温度，需要对池水进行加热，这需要消耗大量的能量。游泳池的热 损失一般包括【5】：a．水面蒸发散热Ql；b．水面传导散热Q2：c．池底，池壁传导散热Q3； d．设备及管道散热Q4；e．补水加热量Q5；￡游泳馆淋浴水用热Q6。 分别计算出各项热损，见表l。 —、—＼ 表1游泳池水的各种热损 Q，l删 Q／KW Q／删 Q．艚州 游泳池开放时热负荷 285．5 0 16．2 45．3 补充水加热负荷Q5 133．3KW 淋浴水加热负荷Q6 447．8KW 所以，泳池开放时所需的保温负荷为480．3KW。 系统的主要组成部分 108