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时间:2020-11-28 04:19  编辑:临桂浦发银行

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水环热泵空调的节能分析

PHNIX(芬尼克兹)集团苏华强

摘要:本文介绍了有关水环热泵空调系统的特点以及节能、投资偏低、运行费用偏低的主要因素,并通过工程实例对采用水冷螺杆与水环热泵的初投资及运行成本进行了分析。

关键词:水环热泵经济性节能环保

Energy-savingAnalysisonWaterLoopHeatPumpAir-conditioningSystem

BySuHuaqiang

Abstract:Thisarticledescribesthewaterloopheatpumpair-conditioningsystemcharacteristics,aswellasthemainreasonsofenergysaving,lowinvestment,lowrunningcostsanduseexampleprojectstoillustratetheinitialinvestmentandoperatingcostofusingwater-cooledscrewwithwaterloopheatpump.

KeyWords:waterloopheatpump;economy;energy-saving;environmentprotection

PHNIX

0前言

随着燃气、燃油等能源价格的不断攀升,越来越多的相关企业对其运行成本的不断增加而感到无所适从。燃气锅炉、燃油锅炉作为水冷螺杆机组、离心机组等传统中央空调采暖的加热源同样因为能源价格的升高而造成运行成本的增加。水环热泵中央空调系统因其全年运行成本低且初期投资不高受到越来越多用户的青睐。

1水环热泵空调系统的主要特点

1)水源稳定

由于水环热泵的热源温度全年较为稳定,一般为10~25℃,其制冷、制热系数可达4.0~4.7,与传统的空气源热泵相比,要高出40%左右,其运行费用为普通中央空调的50~60%。

2)高效节能

水源热泵机组可利用的环境水体温度冬季为12-22℃,水体温度比环境空气温度高,所以热泵循环的蒸发温度提高,能效比也提高。而夏季水体为18-35℃,水体温度比环境温度低,所以制冷的冷凝温度降低,机组效率提高。而且PHNIX水源热泵机组采用独创的高效换热器,内外螺纹不但增大换热面积,提高了换热效率高,且具有不容易结垢、有自清洁能力等优点,克服了一般板式换热器容易堵、易漏、不易清洗等缺点。

3)运行稳定可靠

水体的温度一年四季相对稳定,其波动的范围远远小于空气的变动。是很好的热泵热源和空调冷源,水体温度较恒定的特性,使得热泵机组运行更可靠、稳定,也保证了系统的高效性和经济性。且无须专人维护或操作,运行维护费用极少。不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。

4)环境效益显著

水环热泵使用电能,电能本身为一种清洁的能源,但在发电时,消耗一次能源并导致污染物和二氧化碳温室气体的排放。所以节能的设备本身的污染就小。设计良好的水环热泵机组的电力消耗,与空气源热泵相比,相当于减少30%以上,与电供暖相比,相当于减少70%以上。水环热泵机组的运行没有任何污染,可以建造在居民区内,没有燃烧,没有排烟,也没有废弃物,不需要堆放燃料废物的场地,且不用远距离输送热量。

5)应用范围广

水环热泵系统可供暖、空调,一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。特别是对于同时有供热和供冷要求的建筑物,水环热泵有着明显的优点。不仅节省了大量能源,而且用一套设备可以同时满足供热和供冷的要求,减少了设备的初投资。水环热泵可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑。

6)水管不需要保温

空气源热泵机组夏季输送的是冷冻水,冬季输送的是热水,因此,管路系统必须保温,而水源热泵的空调系统,夏季管内冷却水供回水设计温度30℃~35℃,冬季供热水温度仅为16℃~21℃,因此,水管路系统可以不保温,管路系统的初投资与维护费用降低。

7)便于计量和收费

水源热泵空调系统的能耗主要是水源热泵机组,各用户能够安装独立的电表分户计费,便于物业管理和系统能源的管理。各个独立机组,各个独立区域的空调均可单独的计量与收费。这对于用户合理使用空调系统,节约空调系统的能耗,公平、公正、公开地摊派空调运行管理是很有利的。

8)节约投资

水源热泵系统不需设冷冻机房,不设大的通风管道,不设大的锅炉房和没有冷冻水系统,管道因是冷却水系统,不需保温,故安装和投资费用大大减少。

9)冬季辅助热源:可以是燃气锅炉、燃油锅炉、蒸汽锅炉或空气源热泵等。

2节能的主要因素如下:①水源热泵机组直接安放在户内,热网输配损失可忽略不计。②水源热泵机组采暖能效系数COP大于4,部分负荷时,COP值仍很稳定。③以自来水为热源的冬季需加辅助热源的水源热泵系统,由于考虑压缩机发热量,住宅同时使用系数及夜间调节温度等措施后辅助加热容量约为热负荷的1/2~1/3。

3水源热泵采暖空调方案工程项目投资偏低的主要原因:①不设专用机房。中央空调的机房面积(包括空调装置、电气及其它)约为空调建筑面积的5~8%,其中空调装置约占4~5%。水源热泵将空调装置分散设在每户,不仅减少了机房的建设费用,在寸土寸金的地区,增加的办公面积,营业面积的作用就更大了。②封闭水管不要保温,对竖井没有特殊要求。中央空调系统的竖井占有较多建筑物的有效面积,全空气系统的竖井面积更大。竖井布置的是否恰当,不仅会影响空调系统的效率,而且对空调的投资有较大的影响。③没有燃煤、燃气、燃油的运输费用、储运费用以及相应工人的工资。4水源热泵系统运行费用偏低的原因:①水源热泵机组直接设置在用户房间内,减少了输配损失。②水源热泵机组能效系数较高,且性能系数的稳定性较好。③水源热泵系统具有热回收性能。当同一建筑中有的房间需供热,有的房间需制冷时,往往无需冷却散热及辅助加热。

5水源热泵系统的可靠性采暖、空调系统运行的可靠性指的是系统稳定性好,调节灵活。所谓稳定性好指的是采暖空调房间的温度、湿度、气流速度等热舒适性参数不受外界的影响,保持在设计范围内,即当系统的某一部分发生事故,或某用户的设备发生故障时,对另外的房间没有影响或影响较少。水源热泵系统的热泵机组设置在每个房间内,当某一台发生故障后,只要将联接该设备的供、回水阀关断,就不会对相邻用户产生任何影响。所以说,水源热泵的稳定性非常好。水源热泵的温度自控装置组合在热泵机组中,无需另设控制中心或控制室,用户根据自己的愿望,可灵活地控制室温和风机转速。除此之外,水源热泵系统便于进行热计量,物业公司根据用户的耗电量就可向用户收费,是解决当前采暖、空调收费难的一项重要举措。

6初投资及运行费用分析

以下对某一建筑面积为15000平方米的场所采用双螺杆冷水机组+(燃煤、燃油、燃气锅炉)与采用水环热泵机组+热泵热水机组方案对其主要设备的出投资及运行费用进行了分析对比:

A:采用双螺杆冷水机组为主机

(1)空调机房(制冷部分)主要设备初投资费用表1

设备名称

合计

(万元)

双螺杆冷水机组

64.12

风机盘管

22.4

空调水泵

2.61

冷却水泵

2.61

磁水处理仪

3.04

冷却水塔

6.00

合计

100.83(万元)

注:空调水泵两用一备,冷却水泵两用一备。

(2)空调机房(采暖部分)主要设备的初投资费用表2

采暖方式

设备名称

合计

(万元)

1

燃煤锅炉

14.50

排烟设施

1.60

板式换热器

3.00

温控系统

1.00

合计

21.10(万元)

注:必须有储煤场所。有些地区要求必须配备脱硫除尘设备,否则不允许使用燃煤锅炉。

2

燃油锅炉

13.80

日用油箱

0.30

室外储油罐

2.00

油泵

0.10

油路系统及阀

0.15

机房通风系统

1.40

机房排烟系统

1.60

板式换热器

3.00

温控系统

1.00

合计

23.35(万元)

3

燃气锅炉

16.00

机房通风系统

1.40

机房排烟系统

1.60

板式换热器

3.00

温控系统

1.00

合计

23.00(万元)

(3)空调机房主要设备运行费用表3

设备名称

每天使用时间(h)

夏季运行费用(万元)

冬季运行费用(万元)

双螺杆冷水机组

8

12.25

0

风机盘管

8

1.48

1.23

空调水泵

8

1.61

1.35

冷却水泵

8

1.61

0

冷却塔风机

8

0.35

0

1

燃煤蒸汽锅炉

8

9.78

2

燃油锅炉

8

28.86

循环油泵

8

0.05

机房风机

8

0.68

3

燃气锅炉

8

20.35

机房风机

8

0.68

冷水机组+燃煤小计

17.3

12.36

冷水机组+燃油小计

17.3

32.17

冷水机组+燃气小计

17.3

23.61

冷水机组+燃煤合计

29.66(万元)

冷水机组+燃油合计

49.47(万元)

冷水机组+燃气合计

40.91(万元)

B、采用水环热泵机组为主机

(1)空调机房(制冷部分)主要设备的初投资费用表4

设备名称

合计

(万元)

水环热泵机组

84

冷却水泵

2.61

磁水处理仪

1.74

冷却水塔

6.00

合计

94.35(万元)

注:冷却水泵两用一备。

(2)空调机房(采暖部分)设备的初投资费用表5

采暖方式

设备名称

合计

(万元)

热泵

热泵热水机组

39

(3)空调机房主要设备运行费用表5

设备名称

每天使用时间(h)

夏季运行费用(万元)

冬季运行费用(万元)

水环热泵机组

8

12.67

6.25

水泵

8

1.61

0.5

冷却塔风机

8

0.35

0

热泵热水机组

8

0

12.96

水环热泵机组+热泵热水机组合计

34.34(万元)

注:运行费用计算参数及方法

机组设有温控装置:出水温度达到高位设定值后,机组停止运行或以低能量级状态运行;出水温度降到低位设定值后,机组启动。因此机组在整个运行时间区间内并不连续工作,存在一个运行系数K,根据试验K取值0.7。机组和水泵间设有联动开关,两者同时开停,K同样适合水泵。

计算是以:夏季制冷期120天,冬季采暖期水环热泵100天,辅助热源采暖期40天(注:水环热泵的冬季采暖期与水冷螺杆采暖期对辅助热源的开启条件不同),每天空调使用时间:8小时,0.65元/度电,0.60元/kg煤、3.4元/m3燃气、5.6元/kg轻油为标准进行的。

运行费用=空调实用功率*每天空调使用时间*运行系数*电费价*供冷(暖)期

锅炉运行费用=每小时所耗燃料量*每天空调使用时间*运行系数*燃料单价*供暖期

运行费用不包括燃煤、燃气、燃油的运输费用,储运费用;不包括相应工人的工资。

热泵热水机组运行费用=每吨要求水温加热成本*每天空调使用时间*运行系数*用电单价*辅助供暖期

综合以上四种方案的列表如下:表7

项目

方案

主要设备投资

运行费用

(万元)

夏季

冬季

全年

万元

元/m2

万元

元/m2

万元

元/m2

1

水环热泵+热泵热水机组

133.35

14.63

9.8

19.21

12.8

34.34

22.6

2

冷水机组+燃煤锅炉

121.93

17.3

11.5

12.36

8.3

29.66

19.8

冷水机组+燃油锅炉

124.18

17.3

11.5

32.17

21.5

49.47

33

冷水机组+燃气锅炉

123.83

17.3

11.5

23.61

15.8

40.91

27.3

7、结语

经过分析对比,可以得知水环热泵系统是一种节能、环保、无污染的中央空调系统。特别适用于需要同时制冷和制热的商场项目中。根据运行费用比较,可以知道水环热泵中央空调系统还是一种节约运行费用的中央空调系统,适宜在大型商场、酒店、高层商务楼、办公楼、高级公寓等大型项目中广泛应用。

参考文献

【1】马最良,等.水环热泵系统设计.现代空调,2001,3.

【2】刘宪英,等.水环热泵空调系统设计有关问题讨论.

【3】李欣.水环热泵空调系统设计「J」.制冷空调,2004,6.

【4】王金柱.水环热泵空调系统运行费用分析「J」.制冷空调,2004,1.

【5】马最良,等.水环热泵空调系统设计「M」.北京:化学工业出版社,2005,1.

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