225-能源塔热泵系统供暖运行分析.pdfVIP

能源塔热泵系统供暖运行分析 河北工程大学 王千元 张子平 罗景辉 李子邝 摘要：能源塔热泵系统应用于北方供暖具有很好的适用性，本文通过测试空气进口干球 温度、空气含湿量、载冷剂进口温度等，计算能源塔侧载冷剂换热量，并对收集和计算的数 据进行分析，找出影响其换热的因素；通过对室外空气温度测量、机组制热量及能效比COP 的计算，分析室外空气温度对机组制热量及COP 的影响。为能源塔热泵技术在北方地区的应 用推广提供参考。 关键字：能源塔热泵 载冷剂 干球温度 湿球温度 制热量 为了改善空气质量，政府在北方供热热源改造中大力推广煤改气、煤改电，无论 是煤改气还是煤改电都存在一定的局限性。改造过程中空气源热泵因其系统简单、节 能性较好、初投资较低，得到普遍推广和应用。但是空气源热泵冬天存在严重的结霜 问题，需要做融霜处理，使其能效降低。能源塔热泵系统是一种新型的供暖方式，它 结合了空气源热泵和水源热泵的优点，在热泵机组的基础上增加了空气中的热量提取 装置，利用能源塔提取空气中的热量，很好的解决了空气源热泵的结霜问题，也保证 了热泵低温热源的稳定性，降低了机组的蒸发温度，提高了系统的效率。冬天环境湿 球温度-15℃以上的地区具有很好的适应性，是北方地区很好的供热热源。 1 能源塔系统 能源塔热泵系统以通过空气进入能源塔为低温热源，在塔内发生显热和潜热的热 量交换。能源塔热泵系统通过能源塔和热泵机组联合作用，制冷制热。冬季，能源塔 使用浓度约为 20%的氯化钙为载冷剂，与低温的空气进行显热和潜热的热量交换，吸 收的热量作为热泵的低温热源，通过热泵技术转移到高温热源，制备40-45℃的热水。 夏季，因为能源塔的特殊设计，可作为高效率的冷却塔使用，通过载冷剂把热量转移 到室外空气中，达到制冷的目的。能源塔热泵技术在长江以南相对湿度较高、缺水的 地区或者由于地理位置限制，无法打井、埋管的地区使用广泛，北方邯郸等地区目前 还未普及。 为了分析能源塔热泵系统的的运行情况，笔者对邯郸某节能改造的公寓小区能源 塔热泵系统进行了实际测试。该小区改造后使用能源塔集中供热，在此期间，能源塔 运行过程中比较平稳。图 1 为能源塔热泵系统图。 王千元 ，男，1992 年7 月，在读研究生，河北省邯郸市光明南大街199 号， 邮编056038，电邮箱541405288@ 图1 能源塔系统图 2 系统运行监测 2.1 工程概况 该改造小区为河北邯郸市临漳县某小区公寓，该建筑朝向为正北方向，建筑面积 为48000 平方米，总住户 320 户，共 5 栋住宅楼，高 25.2 米，6 层。建筑内末端方式 为地暖，以能源塔系统作为供暖热源。该改造小区从 2017 年 12 月份开始供暖，制冷 剂采用R-22，采用的载冷剂溶液浓度为20%的氯化钙，密度为 1180kg/m3 。 2.2 检测仪器 能源塔热泵机组自带监测系统，可检测到的运行参数为:环境干球温度、机组蒸 发器进出水温度、冷凝器出水温度、进水温度、蒸发温度、冷凝温度压缩机负载等。 对于本课题研究而言，缺乏的参数为：载冷剂流量、载冷剂进出能源塔的温度、机组 冷凝器侧循环水流量、空气的湿球温度。以下是对仪器的介绍。 载冷剂流量和循环水流量采用手持式超声波流量计 SLDTUF-2000H，该系列超声波 流量计利用了低电压、多脉冲时差原理,采用高精度和超稳定的双平衡信号差分发射、 差分接收数字检测技术来测量顺流和逆流方向的声波传输时间,根据时差计算出流 速。外形尺寸：210*90*30mm，重量仅为0.5kg，体积重量小，方便携带。测量管径 16-6000mm，可以再测流量的同时检测出其流速、温度等并且该流量计冲满电后可连 续测量 12 小时，方便收集测量数据。 空气进出口干球温度、湿球温度的测量仪器为DHM2 型机械通风干湿表，DHM2 型 机械通风干湿表主要是由两只相同的水银温度和一个通风器组成,结构简单,工艺性 强,易学易用。主要适用于测定空气的温度和相对湿度,产品特长是适合野外操作,是 测量温度和湿度的二等测量标准。它测量空气湿度时能在-10C-45℃的环境下正常工 作，湿度测量范围是 10%RH-100%RH，温度表刻度的最小分度值为0.2℃。 2.3 检测过程及结果 该改造小区载冷剂管道为高密度聚乙烯PE 管，管径规格为DE400。选择能源塔进 塔的合适直管