地源热泵热水系统恒压供水实用技术研究.pdfVIP

l 訇 似 地源热泵热水系统恒压供水实用技术研究 The practical research of constant water supply in geotherm al SOUrce heat pumP hot water system 魏 华’，蒙联光 W EI Hua。．MENG Lian-guang (广西经贸职业技术学院，南宁530021) 摘 要：本文阐述了地源热泵热水系统恒压供水 “环保、可再生、双重节能、可持续发展”的优势， 说明了该系统电路的组成和工作原理，分析了保证该系统正常运行并达到节能指标的关键。 PLC编程和变频节能运行参数设置，提出了在人员密集、用热水量大的现代智能建筑大力推 广该技术的建议。 关键词：地源热泵；变频恒压供水；可编程序；变频参数；实用技术 中囝分类号：TP31 1 文献标识码：A 文章编号：1 009-01 34(201 2)05(下)-Ol 36-05 Doi：1 0．3969／J．issn．1009-01 34．201 2．5(下)．40 0 引言 随着社会的发展和人民生活水平的不断提高， 人民对工作、生活环节的舒适度要求越来越高， 办公、商业、住宅等现代化建筑的供热已经成为 普遍的要求。与此同步增长的是建筑能耗。建筑 能耗主要包括采暖、通风、空调、照明、炊事、 家用电器和热水供应等方面。统计表明，我国建 筑能耗约占社会总能耗的 30％，其中，热水供应 约占建筑能耗的 15％。建筑节能已经成为世界节 能主题，本文仅讨论建筑节能中的热水供应节能 问题 。 常见的供热方式有电阻式、电动空气源热泵、 燃油和燃气锅炉、地源热泵。前三者的一次能源 利用率约为 3O％，因能源利用率低、大气污染严 重、运行费用高而被逐步淘汰和限制使用，地源 热泵的一次能源利用率大于 40％，它与变频恒压 相结合，构成变频节能恒压热水供水系统，在经 济、技术等各方面都具有明显的优越性。特别是 城镇住宅小区的建设项 目中的节能措施，国家有 相关的强制规定。现以该系统为例，对 PLC编程 和变频运行参数设置进行研究。 1 地源热泵热水系统恒压供水简介 (《地源热泵系统工程技术规范 (GB 50366__ 2005)指出，地源热泵系统是 “以岩土体、地下水 或地表水为低温热源”的供热空调系统，2003年 出版 的 (ASHRAE Handbook Applications(SI))把 地源热泵定义为 “是一种使用土壤、地下水、地 图1 地源热泵地下换热原理示意图 表水作为热源和热汇的热泵系统”。换而言之，地 源热泵技术能够通过输入少量高位能，把不能直 接利用的低位热源作为冬季采暖热源和夏季制冷 冷源，利用热泵，转换为可以利用的高位热源， 以满足公用、商业、住宅等建筑冬季采暖、夏季 制冷及全年热水供应，达到节省高位能的目的， 是非常典型的高效、节能、环保，能实现可再生 和可持续发展的能源利用新技术。 其 中，高位能包括煤、燃气、油、电能等； 低位热能普遍存在且可再生，包括浅层地热能、 地表热能，如岩石和土壤、地下水、地表水 (包括 江河湖海水 )中的热能，太阳能，生活和生产废热 收稿日期：2012—03—06 作者简介：魏华 (1963一)，女 ，辽宁抚顺人 ，副教授 ，监理工程师，硕士，研究方向为楼宇智能化和电气设备控制。 [1361 第34卷 第5期 2012—5(下) 学兔兔 l 匐 化 等；“热泵”是一种能效较高的节能装置，作用是 借助于埋藏在地下的换热器，从岩石和土壤等低 位热源吸取能量，并利用高位能传递给高位热源， 其工作原理如图 1所示。实验证明，地源热泵从 岩石或土壤中 “搬运 (取得)”4kw的浅层地能只 需要不到 1 kw的电能，能效比高达 25％以上；使 用 1度电，电热水器产生 817千卡的热量，地源 热泵产生 3870千卡热量，地源热泵的能效是电热 水器的4．7倍。 变频恒压供水技术的理论依据是交流异步电 ， 动机转速计算公式，z=60善(1-s)和流体功率计算公 ， 式 P=Q×H。根据水泵的相似原理，流量 Q、压 力 H、功率 P分别与转速 n的一次方、平方成、 立方成正比。如果水泵的效率一定，当要求调节 流量下降时，转速 n可成比例的下降，即水泵电 机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。可见， 变频恒压供水 “节能”效果显著，可广泛应用干高 层建筑和自来水厂的供水系统中。 把地源热泵技术生产的 55℃的热水，用变频 恒压供水技术向高层住户输送生活热水，衍生出 一 种 “双重节能”的高效、环保、可再生、可持续 发展的新技术，即地源热泵热水系统恒压供水技 术 (简称热水系统，以下同)。 2 热水系统电路组成 热水系统由主电路和控制电路组成。其中， 主电路包括电