严寒地区空气源热泵应用
低温环境下空气源热泵的应用分析

低温环境下空气源热泵的应用分析低温环境下的空气源热泵系统由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器等组成。
在制冷和制热过程中,系统需要通过油冷却和制热器的增设来增加系统的性能和效益。
空气源热泵的性能主要受到环境温度的影响,因此在低温环境下,其性能受到了很大的限制。
具体来说,低温环境下空气源热泵存在以下问题:1.效率降低。
由于环境温度低,空气源热泵需要消耗更多的能量来提供相同的热能,从而导致效率下降。
2.压缩机故障率提高。
低温环境下,压缩机的工作压力增大,增加了机械冲击和摩擦损失,导致压缩机故障的概率增加。
3.管道及阀门冻结。
低温环境下,管道和阀门中的水分会结冰,导致空气源热泵无法正常运作。
为了解决以上问题,需要采取一些措施来提升空气源热泵在低温环境下的性能。
具体措施包括:1.选择适用制冷剂。
在低温环境下,制冷剂的选择很重要,一般建议选择低温工作的制冷剂。
常用的低温工作制冷剂有R404a和R410a等。
2.加装热水辅助装置。
由于低温环境下空气源热泵的制热效率较低,可以考虑加装热水辅助装置来提高其热效率。
3.增加制热器。
在低温环境下,制热器可以起到增加温度的作用,从而提高空气源热泵的热效率。
4.加装排气加热系统。
通过加装排气加热系统,可以提高低温下空气源热泵的制热效率。
5.加强维护保养。
在低温环境下,空气源热泵需要更加频繁的维护和保养,包括清洁过滤器、检查阀门和管道等。
总之,低温环境下空气源热泵的应用需要针对其性能受限的问题采取相应的措施来提高性能和效率。
随着技术的不断进步和应用经验的积累,相信空气源热泵在未来的应用中会更加广泛和成熟。
超低温空气源热泵在严寒地区的应用

超低温空气源热泵在严寒地区的应用●PHNIX集团廖汉光一、引言人类进入二十一世纪,首先面临的是这样的矛盾,一方面,人民对生活品质的要求日益提高,另一方面是日益高涨的环保压力和能源价格。
如何化解这个矛盾,是关系着人类可持续和谐发展的大问题。
热泵作为一种可再生能源的利用模式,节能环保,受到越来越广泛的重视和应用。
根据热量的来源,热泵可分为空气源热泵,土壤源热泵,水源(污水,海水,地下水)热泵等,上述热泵各有优缺点,土壤源热泵和水源热泵的热源稳定,无结霜化霜过程,但受自然条件的约束,空气源热泵热源灵活,受自然条件的限制大,热源不太稳定,有结霜和化霜的过程,在环境温度较低(小于-5℃)的情况下,制热量和能效比都大幅衰减。
如何开发出在-15℃以下的环境温度条件下能够稳定有效地制热空气源热泵机组,是每一个的热泵生产厂家和开发人员面临的一个艰巨的问题。
PHNIX(芬尼克兹)北极星系列超低温热泵机组的开发成功,使空气源热泵推广应用到高寒地区成为可能。
二、ZWKS系列压缩机PHNIX(芬尼克兹)北极星系列超低温热泵机组使用的就是艾默生公司研发的ZWKS系列热泵热水器专用压缩机,该系列压缩机拥有先进的喷气增焓(EVI)技术,该技术不但能拓展空调热泵在北方地区的应用,还可以优先地提高空调系统的制冷制热性能,特别是可以使低环境温度下的制热量和COP得到显著提升。
EVI涡旋压缩机除了常规的吸气口和排气口外,还带有第二个吸气口,即蒸气喷射口,中压的制冷剂蒸气通过蒸气喷射口和位于定涡旋盘的喷射孔喷射到涡旋盘的中间腔,以增加制冷剂流量,结合带经济器的系统设计,达到增加系统制热量或COP,以及降低涡旋温度的目标。
由于热泵热水器的应用极为苛刻,艾默生公司对此专门设计了ZWKS系类热泵热水器专用涡旋压缩机,为适应高出水温度对应的高负载,对压缩机的点击进行了加强,对浮动密封、动涡旋以及动态排气阀进行了专门设计以适应低温制热水时的高压比运行特点,同时为了控制安全的排气温度,对EVI喷射通道进行了设计加强。
低温环境下空气源热泵的应用分析

低温环境下空气源热泵的应用分析空气源热泵是一种能够在低温环境下提供供暖和热水的环保设备。
它通过从空气中提取热量来产生热能,可广泛应用于家庭和商业建筑的供暖系统中。
本文将对空气源热泵在低温环境下的应用进行分析。
低温环境是指室外气温较低的地区或季节。
在这种环境下,传统的供暖方式,如燃气锅炉或电暖器等,会消耗大量的能源,造成能源浪费和环境污染。
而空气源热泵利用空气中的热量来产生热能,不依赖于化石燃料,具有更高的能源利用效率和更低的环境影响。
空气源热泵在低温环境下的应用主要包括供暖和热水供应。
在供暖方面,空气源热泵通过从室外空气中提取热能,利用压缩循环制冷原理将低温热量转化为高温热量,然后通过管道将热量传递到室内。
在低温环境下,空气源热泵仍然能够提供稳定的供暖效果,保证室内温度的舒适度。
空气源热泵还能够用于热水供应。
在低温环境下,空气源热泵通过回收室内废热来加热水,不仅能够实现绿色供暖,还能够提供稳定的热水供应。
与传统的热水器相比,空气源热泵能够节省更多的能源,降低能源消耗和运行成本。
空气源热泵在低温环境下的应用还受到一些限制。
空气源热泵在极寒的环境下会出现能效下降的情况,因为空气中的热量有限。
为了提高热泵的效率,可以加装辅助加热设备,如电加热器或地下管道预热器等。
在低温环境下,空气源热泵的运行效果会受到室外温度的影响。
当室外温度较低时,热泵的供暖效果可能会有所降低。
空气源热泵在低温环境下的应用具有很大的潜力和优势。
它不仅能够实现绿色供暖和热水供应,还能够节约能源和降低环境污染。
但同时也受到一些限制,需要在实际应用中充分考虑和解决。
通过进一步的技术创新和应用推广,空气源热泵在低温环境下的应用将得到更广泛的推广和应用。
低温环境下空气源热泵的应用分析

低温环境下空气源热泵的应用分析低温环境下空气源热泵主要应用于制冷和供暖系统中。
它通过将低温环境中的热能吸收并转化为高温热能,提供制冷或供暖的效果。
由于低温环境下空气的热能较低,因此在低温环境下的空气源热泵系统需要更加高效的工作方式和设计。
采用高效的压缩机是提高低温环境下空气源热泵系统效能的重要因素。
在低温环境下,由于空气的热能较低,传统的压缩机往往效能不高。
采用高效的压缩机可以提高系统的COP(Coefficient of Performance,性能系数)值,提高能源利用率。
目前,一些新型的涡旋压缩机和双螺杆压缩机可以有效地应对低温环境下的工作条件,提高系统的能效。
采用先进的换热器设计可以提高低温环境下空气源热泵的工作效果。
换热器是空气源热泵中的核心组件之一,它对系统的能效起着至关重要的作用。
在低温环境下,空气源热泵需要从空气中吸收尽可能多的热能,而传统的换热器设计往往存在一定的热损失。
采用先进的换热器设计可以提高换热效果,减少热损失,提高系统的能效。
采用适当的制冷剂也是提高低温环境下空气源热泵系统效能的关键。
由于低温环境下空气的热能较低,因此制冷剂的选择尤为重要。
一些传统的制冷剂在低温环境下的性能较差,因此需要采用新型的低温工质来提高系统的性能。
如今,一些新型的制冷剂,如天然气、氨气等具有更好的低温性能和环境友好性,可以有效地提高低温环境下空气源热泵系统的效能。
低温环境下空气源热泵的应用具有很大的潜力。
通过采用高效的压缩机、先进的换热器设计和适当的制冷剂,可以提高系统的能效,减少能源消耗,实现节能环保的供暖和制冷效果。
目前低温环境下空气源热泵的技术还有待进一步提高和完善,需要在制造技术、设计理论、运行管理等方面进行深入研究和探索,以促进其在低温环境下的广泛应用。
空气能供暖在高寒地区的应用实践与经验

空气能供暖在高寒地区的应用实践与经验当前,空气能供暖技术在全球范围内得到了广泛的应用,其高效、环保的特点使其成为一种理想的取暖方式。
然而,在高寒地区,特别是极地地区,温度极低且极端的气候条件给空气能供暖带来了一定的挑战。
本文将探讨空气能供暖在高寒地区的应用实践与经验,并分享如何解决可能出现的问题。
首先,由于高寒地区的气温极低,在选择空气能供暖设备时,应选用适应极端温度条件的产品。
市场上有一些专为高寒地区设计的空气能供暖设备,其使用的压缩机和换热器等关键部件能够在极低温下正常工作。
此外,设备的保温性能也非常重要,应选用符合相应标准的保温材料,以确保供暖效果。
其次,高寒地区的气候条件对设备的运行效率有一定的影响。
在寒冷的环境下,空气能供暖设备的热泵循环工作会遇到一定的困难,因此,正确选择设备的运行模式至关重要。
在极端冷的天气中,一种常见的做法是采用辅助加热措施,如电加热或地暖系统,以提高供暖效果。
此外,定期对设备进行维护和清洁也是确保供暖效果的关键。
第三,高寒地区的供暖需求往往较大,因此,在设计空气能供暖系统时,应考虑合理的容量和配置。
在高寒地区,因为气温极低,所以供暖需求相对较高。
因此,选择合适的设备容量和数量非常重要。
为了提高供暖效果,并确保系统的正常运行,应合理布置采暖装置和管道,提供均匀的供热。
此外,高寒地区对空气能供暖系统的维护要求也较高。
因为高寒地区气候恶劣,设备容易受到冻结和结冰的影响,因此需要定期检查和维护设备的工作状态。
特别要注意设备的排气和热泵循环管道是否通畅,避免寒冷天气对设备造成损害。
最后,为了确保空气能供暖在高寒地区的应用效果,合理使用和管理也非常重要。
用户应了解设备的使用方法和操作要点,并根据实际情况进行灵活调整。
此外,建议用户安装温度调节装置,根据室内温度变化合理调整供暖温度,以提高供暖效果。
总之,空气能供暖在高寒地区的应用对于改善供暖条件和保护环境具有重要的意义。
尽管存在一些挑战和问题,但通过正确选择和使用设备,合理设计和维护系统,以及加强管理,空气能供暖在高寒地区仍然具备广阔的应用前景。
低温环境下空气源热泵的应用分析

低温环境下空气源热泵的应用分析1. 引言1.1 研究背景随着科技的不断发展和进步,针对低温环境下空气源热泵的研究不断深入,相关技术也在不断完善。
了解低温环境下空气源热泵的工作原理、优势以及应用领域,对于推动清洁能源的发展,促进能源结构的转型具有积极意义。
本文旨在通过对低温环境下空气源热泵的应用分析,探讨其在采暖领域和工业生产中的潜在应用,为其未来发展趋势提供参考,同时探讨其对环境保护与节能减排的重要意义。
1.2 研究目的为了探究低温环境下空气源热泵的应用潜力,本研究旨在通过深入分析该技术的工作原理、优势和应用领域,以及在采暖和工业生产中的具体应用情况,来揭示其在实际生活和生产中的价值和意义。
通过研究低温环境下空气源热泵的未来发展趋势,以及对环境保护与节能减排的影响,我们希望为推动该技术在低温环境下的广泛应用做出贡献,同时为打造更加环保和节能的社会发展模式提供参考和借鉴。
通过本研究,我们旨在提高人们对低温环境下空气源热泵技术的认识和了解,推动其在实际应用中的推广和普及,为建设更加可持续和绿色的未来社会做出积极贡献。
2. 正文2.1 低温环境下空气源热泵的工作原理低温环境下空气源热泵是一种利用空气作为热源,通过压缩机、蒸发器、冷凝器和膨胀阀等组件实现热能转换的设备。
其工作原理主要包括以下几个步骤:1. 压缩:空气中所含的热量经过压缩机压缩成高温高压气体,使其温度升高。
2. 冷凝:高温高压气体通过冷凝器散热,释放热量,冷凝成高温高压液态制冷剂。
3. 膨胀:高温高压液态制冷剂通过膨胀阀放大膨胀,降低温度和压力。
4. 蒸发:低温低压制冷剂通过蒸发器吸收空气中的热量,蒸发成低温低压气体,实现制热或制冷效果。
通过以上循环过程,空气源热泵能够将低温环境中的热能转移至室内或其他需要加热或制冷的空间,实现环境舒适度的调节。
由于空气是免费、广泛且易获取的资源,空气源热泵在低温环境下具有较高的能效和稳定性,是一种环保节能的热泵技术。
空气源热泵在严寒地区的高效应用

空气源热泵在严寒地区的高效应用摘要:随着社会经济的发展,我国大力发展可再生能源绿色采暖供热,空气源热泵是最佳选择。
空气源热泵是空气可再生能源经典应用技术和产品之一,因其结构简单,安装方便以及维护量低的优点,被广泛应用。
但是,空气源热泵存在一个很大的弊病———冬季制热运行室外表冷器结霜,工作效率下降,造成大量热能消耗与浪费;夏季由于气温酷热,导致冷凝温度升高,压缩机排气压力增大,电功率加大,制冷空调运行费用高。
为支持国家煤改电下空气源热泵可持续性发展,本文将论述空气源热泵在严寒地区高效采暖的可持续性,并提出无霜热泵空调概念,以供参考。
关键词:空气源热泵;无霜空气源热泵;严寒地区高效采暖引言空气源热泵供暖是一种清洁的供暖方式,且在严寒地区的实际运行具有很好的前景,但空气源热泵实施供暖过程中并不是完美,室外蒸发器结霜、热泵性能较低等问题都必须给予重视。
基于此,对其在严寒地区的实际供暖可行性进行分析。
对供暖主体构造、性能、运行原理略有疏忽,都会影响我们对空气源热泵的可行性分析的准确性,所以全面了解空气源热泵及其工作环境,判断两者配合发挥的热效能及持续性等等,才能综合评价出可行性。
1空气源热泵供暖原理空气源热泵供暖系统主要由水箱(含换热盘管)、蒸发器、地暖及水泵等组成。
蒸发器吸收空气中的经压缩机压缩后的低位热能,经过加热、循环泵进入地暖散热,达到供暖的目的。
整个数据采集系统由电磁流量计、采集仪、数据传感器组成。
所有温度采用PT100铂电阻温度传感器测量,A级精度;压力传感器精度0.5%FS,压缩机、风机和水泵耗功由功率传感器测量,其精度为0.5级;电磁流量计测量循环水流量,其精度为±0.5%;数据采集周期为30s。
2低能耗建筑新型复合供热系统研究在某些实际的建筑工程中,比如公园的管理用房、边防哨所以及公路服务区等,比较偏僻,没有办法接入市政供暖系统和供热管道,使用太阳能无法满足全天的供热需求,而空气源热泵也由于投资费用较高而且对安装场地有要求难以应用,电能的供热方式资源消耗巨大,因此,通过对低能耗建筑用热需求和供热方式的研究,提出了多种供热方式互补的清洁能源供热方式,即联合太阳能、空气源热泵、电辅助复合供热,采用毛细管辐射板作为末端的智能供热系统。
空气源热泵在寒冷地区供暖系统的应用

空气源热泵在寒冷地区供暖系统的应用一、空气源热泵技术概述空气源热泵是一种利用空气中的热量来提供供暖、热水和制冷的高效能源设备。
它通过吸收空气中的低温热量,经过压缩机的压缩,使温度升高,然后通过热交换器释放热量,为建筑提供所需的热能。
与传统的供暖方式相比,空气源热泵具有更高的能效比,能够显著降低能源消耗和运行成本。
1.1 空气源热泵的工作原理空气源热泵的工作原理基于逆卡诺循环,它通过制冷剂在蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀四个主要部件中的循环来实现热量的转移。
在蒸发器中,制冷剂吸收空气中的热量并蒸发成气态;在压缩机中,气态制冷剂被压缩,温度和压力升高;在冷凝器中,高温高压的气态制冷剂释放热量,冷凝成高压液态;最后在膨胀阀中,高压液态制冷剂经过节流降压后进入蒸发器,循环往复。
1.2 空气源热泵的优势空气源热泵的优势在于其高能效比和环境友好性。
由于它主要利用空气中的热量,因此不依赖于化石燃料,减少了对环境的污染。
同时,空气源热泵的能效比通常在3-4之间,即消耗1单位电能可以产生3-4单位的热能,远高于传统的电加热设备。
二、寒冷地区供暖系统的需求特点寒冷地区由于气温较低,对供暖系统的需求有其特殊性。
这些地区需要供暖系统能够提供稳定、高效的热能,以保证室内温度的舒适性和建筑物的节能性。
2.1 寒冷地区供暖系统的要求在寒冷地区,供暖系统需要满足以下要求:- 高效的热量输出:由于室外温度低,供暖系统需要提供足够的热量以维持室内温度。
- 稳定的运行性能:在极端低温条件下,供暖系统需要保持稳定运行,不受外界环境影响。
- 节能和环保:寒冷地区的供暖周期长,因此节能和环保是供暖系统设计的重要考虑因素。
- 经济性:考虑到长期的运行成本,供暖系统需要具有经济性,以降低用户的经济负担。
2.2 寒冷地区供暖系统的挑战寒冷地区供暖系统面临的挑战包括:- 低温环境下的启动和运行问题:在低温条件下,供暖系统的启动和运行可能会受到影响。
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严寒地区空气源热泵的应用与供暖期能效分析新疆建筑设计研究院王绍瑞*摘要本文以乌鲁木齐为例,根据典型气象年室外气温分布情况对严寒地区应用风冷空气源热泵的气象条件进行了分析,并根据气象数据分析了热泵结霜除霜损失。
在综合考虑结霜除霜损失和低温环境下空气源热泵制热量衰减的情况下,计算出热泵机组供暖期平均运行能效。
为提高空气源热泵机组部分负荷下性能系数,文中提出按室外气温区间配置热泵机组容量的方案。
由热泵机组供暖期平均运行能效计算结果得出如下结论:供暖室外计算温度高于-20℃,且室外气温高于-15℃的时数占绝大多数的地区,采用低温环境下制热性能良好且除霜性能可靠的空气源热泵机组时,可以实现全供暖期运行。
关键词严寒地区空气源热泵供暖期平均运行能效容量配置0 引言空气源热泵按驱动方式分,有电驱动热泵(EHP)、燃气发动机驱动热泵(GHP)和用热能驱动的吸收式热泵(AHP)等。
不同类型的空气源热泵,其供热量的50~80%取自于室外低温空气,属于可再生能源应用方式,从长远来看,是一种前景十分广阔的供热应用方式。
然而,随着室外气温的降低,空气源热泵的制热量和运行能效呈下降趋势,在严寒地区的应用需要考虑供暖的可靠性和经济性。
鉴于目前电驱动风冷空气源热泵的经济性较好,有可能在严寒地区有较为广泛的应用,因此本文仅针对电驱动风冷空气源热泵(以下简称为“空气源热泵”)进行应用和能耗分析。
近年来,对于提高空气源热泵低温适用性的研究备受学者、厂家的关注,我国不少空调厂家已研发出适用于低温环境的空气源热泵,为严寒地区的应用打开了局面。
某些严寒地区,供暖期内室外气温高于-15℃的时数占绝大多数,在这些时数里空气源热泵可处于较高能效的运行状态,供暖的节能效果可充分体现;室外气温低于-15℃的时数占少数,这些时数里空气源热泵处于较低能效的运行状态,供暖的经济性有所下降。
随着增压循环或准双级压缩技术的应用以及除霜技术的改进[1],空气源热泵机组在低温*王绍瑞,男,1963年10月生,大学,提高待遇高级工程师830002 新疆乌鲁木齐市光明路125号(0991)8869192-2185Email:*****************环境下制热的能效和可靠性均有显著的提高。
目前,国内有的厂家生产出的小型超低温空气源热泵机组(额定制热量<300KW)的价格已与高效燃气锅炉接近,经济方面的市场竞争力也在不断提高。
这种小型超低温空气源热泵适合应用于住宅建筑和建筑面积在10000m2左右的公共建筑。
严寒地区采用空气源热泵供暖时,应进行供暖期运行能效的分析,根据分析结果确定具体应用方案。
1 空气源热泵供暖期能效分析严寒地区供暖期长,供暖室外计算温度在-20℃左右,而低温空气源热泵机组运行较佳的室外气温条件在-12℃左右。
因此,严寒地区应用空气源热泵时,应充分考虑室外气象条件对热泵机组性能的影响。
1.1 室外气象条件分析由《中国建筑热环境分析专用气象数据集》典型气象年逐时参数报表[2],可得不同地区在供暖期内室外气温区间的小时分布、月平均干球温度、月平均相对湿度、月平均含湿量等气象参数,根据这些参数可以对空气源热泵供暖期运行能效情况进行分析。
以乌鲁木齐为例的气象参数见表1.1-1和表1.1-2。
表1.1-1乌鲁木齐供暖期室外气温区间分布小时数区间序号 1 2 3 4 5 6 7分布小时数(h)257 374 598 1218 828 305 92表1.1-2乌鲁木齐供暖期月平均干球温度、相对湿度、含湿量月份 1 2 3 11 12相对湿度(%)81.7 73.9 74.9 74.4 79.0由表1.1-1可知:乌鲁木齐供暖总时数为3672h,室外气温≥-15℃的时数为3275h,占总供暖时数的89%;室外气温≥-10℃的时数为2447h,占总供暖时数的66.6%。
从室外气温区间分布情况看,乌鲁木齐供暖期内绝大多数时间里采用空气源热泵进行供暖,可在较高的能效下运行。
对空气源热泵运行能效有较大的影响的还有结霜和除霜,因此还要分析室外空气结霜条件,确定结霜除霜损失系数。
文献[3]分析了不同气候条件下(寒冷地区、夏热冬冷地区)结霜速率与结霜量的关系,并推算出结霜除霜损失系数。
室外空气干球温度(t g)、相对湿度(φ)是影响热泵结霜的重要因素。
结霜温度范围为-12.8℃≤t g≤-5.8℃,当t g>-5.8℃时,可以不考虑结霜对热泵的影响;当t g<-5.8℃,相对湿度φ<67%时,由于室外空气露点温度(t dew)降到低于室外换热器表面温度(t fe),不发生结霜现象。
t g<-12.8℃时,空气含湿量太少,不发生结霜现象。
-5℃<t g<5℃范围内,φ>85%时,结霜速率高,结霜严重,当t g<-5℃时,结霜速率减慢。
由表1.1-2可初步得知:乌鲁木齐供暖期内的五个月里室外空气的相对湿度较大,多数室外空气状态点落入结霜区且少部分落入严重结霜区。
由文献[2]典型气象年逐时参数表中数据筛选出:室外空气状态处于-12.8℃≤t g≤-5.8℃,φ≥67%,即落入结霜区的时数达到2167h,占供暖总时数的59%;室外空气状态处于-5℃<t g<5℃,φ≥85%,即落入严重结霜区的时数达到239h,占供暖总时数的6.5%。
文献[3]推算出了我国空气源热泵适用区的结霜除霜损失系数,并将这些适用区划分为轻霜区、一般结霜区、重霜区、低温结霜区。
乌鲁木齐属严寒地区,冬季室外空气温度低、含湿量低,具有低温结霜区特点,但乌鲁木齐室外空气相对湿度又较高,同时又具有一般结霜区的特点。
兰州、南京分别为低温结霜区、一般结霜区代表性城市,由文献[2]可得这两个城市供暖期室外空气状态点分布情况:兰州:落入结霜区时数占供暖总时数的22%,落入严重结霜区时数占供暖总时数的1.8%;南京:落入结霜区时数占供暖总时数的53.3%,落入严重结霜区时数占供暖总时数的32%。
可见,乌鲁木齐热泵结霜程度应介于兰州、南京之间。
文献[3]推算结果,兰州、南京结霜除霜损失系数分别为:0.994、0.907,则乌鲁木齐结霜除霜损失系数可按0.90~0.95。
乌鲁木齐冬季室外气温低、含湿量低的特点,使得热泵结霜程度更接近于低温结霜区,当空气源热泵机组除霜技术性能可靠时,影响空气源热泵机组能效的主要因素应该是热泵机组在低温环境下的制热性能。
1.2 空气源热泵机组供暖期平均运行能效国内有的超低温空气源热泵机组在-20℃时的能效比可达2.0左右,可用于某些严寒地区的供暖,且能效比符合《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012,8.3.1条的规定要求。
供暖期内绝大多数时数室外气温较高,空气源热泵机组运行能效亦较高;少数时数室外气温较低,空气源热泵机组运行能效亦较低。
因此,对空气源热泵机组进行整个供暖期的能效评价,才是更全面的。
下面仍以乌鲁木齐为例进行评价。
如果按表1.1-1中各室外气温区间的低温作为确定该区间空气源热泵机组运行能效的室外温度条件,则供暖期空气源热泵机组的平均运行能效可用下式计算:COP pj=cop1×n1+cop2×n2+⋯+cop7×n7N(公式−1)式中:COP pj—供暖期空气源热泵机组的平均运行能效;cop1~cop7—空气源热泵机组在各室外气温区间的运行能效;n1~n7—各室外气温区间的分布小时数,(h);N—供暖期总时数,(h)。
下面以国内某空调厂生产的超低温空气源热泵机组在乌鲁木齐应用为例,计算出热泵机组在供暖期的平均运行能效:某品牌某型号超低温空气源热泵机组,名义工况下:室外气温-12℃,出水温度41℃,制热量224.4 kW,输入功率72.4kW,cop=3.10。
用户系统要求供回水温度为45℃/35℃时,根据厂家提供的技术参数,该机组在供暖期室外气温分布情况下的运行能效和结霜除霜系数见表1.2。
表1.2 空气源热泵机组供暖期室外气温分布情况下的运行能效区间序号 1 2 3 4 5 6 7分布小时数(h)257 374 598 1218 828 305 92热泵机组制热量(KW)250.1 228.1 204.2 181.0 175.9 165.8 152.0热泵结霜除霜系数 1.0 0.90 0.90 0.95 0.95 0.95 0.95表1.2中,-5℃<t g<5℃区间是热泵机组结霜速率较高区间,结霜除霜系数取值较低,t g<-5℃区间是热泵机组结霜速率较低区间,结霜除霜系数取值较高。
根据公式-1,可计算出该机组在全供暖期的平均运行能效:COP pj=3.45×257+2.84×374+2.54×598+2.38×1218+2.31×828+2.18×305+2.00×923672=2.49如果电力生产和输配的总效率按35%计,本例中空气源热泵全供暖期的一次能源效率可达87.2%。
空气源热泵适合于分散式、低温供暖,供水温度不宜高于45℃,在输配能耗较低的情况下,供暖系统综合能效可远高于燃煤、燃气锅炉的大型集中供热系统。
因此,从计算结果来看,乌鲁木齐采用空气源热泵供暖的前景是较为广阔的。
2 空气源热泵机组容量的配置2.1 空气源热泵机组容量的配置空气源热泵应用的最大问题是机组供热量随室外气温降低而衰减,与建筑热负荷随室外气温变化的趋势相反。
因此,空气源热泵的应用中,机组容量的配置必须考虑供热量与建筑热负荷需求的匹配关系。
根据室外气温分布区间确定热泵机组容量可使供热量与需热量更好地匹配。
示例:乌鲁木齐供暖室外计算温度为-19.5℃,供暖天数153天,总供暖时数3672h。
一建筑面积为8000m2的建筑,室内设计平均温度为19℃,计算热负荷为400KW,采用空气源热泵供暖,热泵机组供水温度为45℃,热泵机组容量配置方法如下:由表1.1-1,可得乌鲁木齐供暖期七个室外气温区间的分布小时数,并计算出各室外气温区间的建筑热负荷需求。
然后,再将相邻两至三个室外气温区间合为一个区间作为建筑热负荷需求和配置热泵机组容量的区间,每个区间热泵机组容量与热负荷需求相匹配。
各室外气温区间建筑热负荷需求和热泵机组容量配置情况见表2.1。
表2.1 各室外气温区间建筑用热量需求和热泵机组容量的配置区间序号 1 2 3 4 5 6 7分布小时数(h)257 374 598 1218 828 305 92建筑热负荷需求(KW)150.6 200.0 254.5 306.5 358.4 400.0 400.0热泵机组运行能效 2.54 2.31 2.00热泵机组容量(KW)244.4 244.4+144.9=389.3 244.4+144.9+74.9=464.2 注:表中热泵机组容量为名义工况下的容量。