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江水源热泵适应性与冬季能效分析

时间:2011-01-04 19:20来源:未知 作者:冲锋 点击:
重庆大学 白雪莲 张南桥 张震寰 摘要:江水源热泵系统具有一定的适应性,且与常规燃气锅炉比较其节能性也有一定的条件。基于江水源热泵系统的常见形式,通过分析机组、水泵、水

重庆大学 白雪莲 张南桥 张震寰
摘要:江水源热泵系统具有一定的适应性,且与常规燃气锅炉比较其节能性也有一定的条件。基于江水源热泵系统的常见形式,通过分析机组、水泵、水处理设备和热交换设备等系统主要构成部分的性能,研究了影响江水源热泵系统能效的主要因素。以某江水源热泵工程为例,结合实际运行工况和控制标准,对系统的节能性进行了分析,提出了系统节能的条件和能效范围。研究表明,热泵机组COP在5.0以上且输送能耗小于系统总能耗39%时,江水源热泵系统COP不低于3.0。此时,江水源热泵系统较常规锅炉节能。
关键词:江水,热泵,适应性,能效分析
Studies on the Effectiveness of River Water Source Heat Pumps and Energy Efficiency in Winter
Chongqing University Bai xue-lian Zhang nan-qiao Zhang zhen-huan
Abstract: The applicability of river water source heat pump systems should be considered for designing and operating. And compared with gas boilers, its energy efficiency is limited by some conditions. Based on the common forms of river water source heat pump systems, the functions of the main parts in systems is analyzed, including the heat pump, the water pump, the water-treating equipment and the heat-exchanger. The key factors that influence the effectiveness of the river water source heat pump system is studied. Taking an real project as example, the energy efficiency of the water source heat pump system is analyzed, combined with the actual operating conditions and the requirements of regulations. The conditions and the effectiveness of saving energy of the system. is proposed based on results of several senarios. It shows that the COP of the river water source heat pump system is not less than 3.0 when the COP of the heat pump is above 5.0 and the transportation energy consumption is less than 39%, which means the river water source heat pump systeme is more efficient than the conventional systems.
Key words: river water, heat pump, adaptability, energy efficiency analysis
0 前言
完整的水源热泵系统由水源系统、热泵机组、输配系统、末端用户系统组成,其能耗相应也由各部分能耗共同构成。就水源热泵机组本身而言,其节能环保的优势非常突出,但水源热泵系统增加了水源系统的投入以及取水输水的能耗。一般而言,水源系统包括水源、取水构筑物、输水管网、水处理设备等,在与常规锅炉系统形式比较时,往往也因为这部分投资和运行费的增加抵消了水源热泵系统的一部分优势,使得应用受到了限制。地表水水源热泵空调系统的水输配形式、水泵配置、管网布置等决定了系统的输配能耗,直接影响了地表水水源热泵技术节能效果的实现。对于水源热泵水输配系统来说,其水输配占的比例越大,所消耗的能量就越多,整个水源热泵系统的能效比就越低,当水输配能耗的比例达到一定程度时,利用水源热泵系统进行供热就不会节能。因此,地表水水源热泵系统的应用必须满足水温、水质、水量等的基本要求,并且与常规锅炉相比较,满足其节能是有一定条件的,而且节能的空间也是有限的。以重庆地区江水作为水源条件,进行水源热泵系统能效的研究,从而提出系统节能的条件和能效范围。
1 江水源热泵系统的形式和构成
1.1 重庆地区的江水条件
重庆地域内水资源总量年均超过5000亿m3,其中长江、嘉陵江等流经重庆地区的地表水约4600亿m3,据两江汇合口朝天门下游7km的寸滩水文资料统计,长江多年平均流量10930m3/s,年平均水位163.39m,江水年平均温度约18.3℃。长江水利委员会的检测资料表明:重庆市长江及嘉陵江河段夏季水温约为9—26℃,冬季约为9—16℃,依据美国制冷学会ARI320标准,开式系统水源热泵对水温的要求是5℃—38℃,在水温10℃—22℃之间运行时能效比较高[1]。因此,重庆地区江水温度适合于水源热泵的运行。可见,重庆市拥有开展江水源热泵系统得天独厚的水量、水温基础条件。
1.2 以江水作为热源和热汇的利用形式
地表水换热系统的形式可以分为地表水直接利用方式和地表水间接利用方式。直接式是指水源水经过一系列水处理设备后直接送入机组进行冷热交换。间接式是指水源水通过中间换热装置(热交换设备)实现与机组之间的冷热交换。两种形式的原理图分别如图1、图2所示。

图1:直接式取水原理图 图2:间接式取水原理图
2 江水源热泵取水侧能耗
2.1 机组
热泵机组能耗是水源热泵系统能耗的主要部分,因此,机组性能直接影响着系统能效。综合分析国内大型热泵机组,其性能差异不大。且随着技术的进步和市场的规范,机组能效水平总体较高。表1、表2分别为国内某水源热泵机组基本性能参数表和该水源热泵机组在变冷却水流量下机组COP修正值。 (责任编辑:冲锋)

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