169空调节能技术的热力学分析与思考
热力学分析在空调系统设计中的应用

热力学分析在空调系统设计中的应用空调系统是现代建筑中不可或缺的一部分,它能够为人们提供舒适的室内环境。
而空调系统的设计中,热力学分析起着重要的作用。
本文将探讨热力学分析在空调系统设计中的应用。
首先,热力学分析可以帮助工程师确定合适的制冷剂。
制冷剂是空调系统中起到制冷作用的介质,其性能直接影响到系统的工作效率和能源消耗。
通过热力学分析,工程师可以评估不同制冷剂的性能指标,如制冷剂的比容、比热容、蒸发潜热等。
同时,热力学分析还可以考虑制冷剂的环境影响,如温室气体排放量和对臭氧层的破坏程度。
综合考虑这些因素,工程师可以选择最适合的制冷剂,以达到系统设计的最佳效果。
其次,热力学分析可以帮助工程师确定合适的循环工质。
空调系统的循环工质是将热量从室内转移到室外的介质,其性能直接影响到系统的制冷效果和能源消耗。
通过热力学分析,工程师可以评估不同循环工质的性能指标,如循环工质的比容、比热容、传热系数等。
同时,热力学分析还可以考虑循环工质的可用性和环境影响,如循环工质的可再生性和对大气的污染程度。
综合考虑这些因素,工程师可以选择最适合的循环工质,以实现系统设计的最佳效果。
此外,热力学分析还可以帮助工程师确定合适的系统参数。
空调系统的参数包括制冷量、制冷效率、循环工质流量等,这些参数直接影响到系统的性能和能源消耗。
通过热力学分析,工程师可以评估不同系统参数的影响,如制冷量与制冷效率的关系、循环工质流量与能源消耗的关系等。
同时,热力学分析还可以考虑系统参数的经济性和可行性,如系统投资成本和运行维护成本。
综合考虑这些因素,工程师可以确定最合适的系统参数,以满足用户的需求和实现系统设计的最佳效果。
最后,热力学分析还可以帮助工程师优化空调系统的能源利用。
能源利用是空调系统设计中的一个重要指标,它直接影响到系统的能源消耗和环境影响。
通过热力学分析,工程师可以评估不同能源利用方式的效果,如热回收利用、太阳能利用等。
同时,热力学分析还可以考虑能源利用的经济性和可行性,如能源成本和设备投资成本。
空调制冷系统中的热学原理与实践分析

空调制冷系统中的热学原理与实践分析在炎炎夏日,空调成为了人们生活中不可或缺的一部分。
然而,你是否曾想过空调是如何运作的呢?其实,空调的制冷原理涉及到了热学的基本原理。
本文将从热学的角度来分析空调制冷系统的工作原理,并探讨一些实践中的应用。
首先,让我们来了解一下空调制冷系统的基本构成。
空调制冷系统主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器组成。
这些组件通过热传递和压缩工作物质的循环来实现制冷效果。
在这个过程中,热学原理起着重要的作用。
在空调制冷系统中,压缩机是核心部件。
它的主要作用是将低温低压的制冷剂气体吸入,经过压缩后使其温度和压力升高,然后将高温高压的制冷剂气体排出。
这个过程中,压缩机通过对制冷剂气体的压缩工作,使其内能增加,从而提高了制冷剂的温度和压力。
接下来,制冷剂气体进入冷凝器。
冷凝器是一个热交换器,通过与外界环境的热交换来使制冷剂气体冷却并凝结成液体。
在冷凝器中,制冷剂气体释放出的热量被传递给周围空气或水,从而使制冷剂气体的温度降低。
这样,制冷剂从气体态转变为液体态,同时释放出的热量也被带走,达到了制冷的效果。
然后,液态制冷剂通过膨胀阀进入蒸发器。
蒸发器是另一个热交换器,它的作用是将液态制冷剂转变为气态制冷剂。
在蒸发器中,制冷剂液体进入低压区域后,压力降低,从而使制冷剂液体的沸点降低。
在这个过程中,制冷剂从液体态转变为气体态,吸收周围环境的热量,从而使蒸发器的温度降低。
最后,气态制冷剂再次被压缩机吸入,循环往复。
通过不断的循环,空调制冷系统能够持续地将室内的热量转移到室外,从而实现了制冷效果。
除了了解空调制冷系统的基本原理,我们还可以从实践中来探索一些热学原理的应用。
例如,我们可以利用热传导的原理来改善空调的效果。
在夏天,我们经常会使用遮阳帘、窗帘等来遮挡阳光的直射,这是因为阳光的热量会通过窗户进入室内,增加室内的温度。
通过遮挡阳光,我们可以减少室内的热量输入,从而降低空调的负荷,提高制冷效果。
热电制冷系统热力学优化分析及节能应用和开发

热电制冷系统热力学优化分析及节能应用和开发一、本文概述随着全球能源需求的日益增长和环境保护的迫切需求,热电制冷系统作为一种高效、环保的制冷技术,正受到越来越多的关注和研究。
热电制冷技术利用热电材料的热电效应实现热能与电能的相互转换,具有无噪声、无振动、无制冷剂泄漏等优点,因此在许多领域具有广泛的应用前景。
然而,热电制冷系统在能效、成本等方面仍存在一些挑战,限制了其在实际应用中的推广。
本文旨在对热电制冷系统的热力学优化进行深入分析,并探讨其在节能应用和开发方面的潜力。
文章首先介绍了热电制冷技术的基本原理和发展现状,然后重点分析了热电制冷系统的热力学模型和优化方法,包括材料性能优化、系统结构优化、控制策略优化等方面。
在此基础上,文章进一步探讨了热电制冷系统在节能应用和开发中的实际应用案例,如智能家居、数据中心、医疗设备等领域的应用。
通过本文的研究,旨在为热电制冷系统的热力学优化提供理论支持和实践指导,推动热电制冷技术在节能和环保领域的应用和发展。
也希望引起更多研究者和工程师的关注,共同推动热电制冷技术的创新与发展。
二、热电制冷系统热力学基础理论热电制冷,又称热电冷却或佩尔捷效应制冷,是一种基于热电材料(如半导体)中电流和热能之间转换的制冷技术。
这种技术的主要理论基础是热电效应,特别是塞贝克效应和佩尔捷效应。
塞贝克效应描述了当两种不同的导体或半导体连接形成一个闭合回路,并在两个接点处维持不同温度时,回路中将产生电势差的现象。
这个电势差可以通过测量两个接点之间的电压来得到,它的大小取决于两种材料的性质以及接点之间的温度差。
热电制冷系统利用这个效应,通过改变电流方向,使得热量从冷端传递到热端,从而实现制冷效果。
佩尔捷效应则是塞贝克效应的逆过程。
当电流在热电材料中流动时,热量会在材料的两端产生,一端吸热,另一端放热。
通过控制电流的大小和方向,我们可以控制热量在材料两端的分布,从而实现制冷或加热的效果。
热电制冷系统的热力学基础理论主要围绕这两个效应展开。
制冷空调节能技术的分析与探讨

制冷空调节能技术的分析与探讨制冷空调是现代家庭和办公环境中不可或缺的设备,它为我们提供了舒适的室内环境,使我们能够在各种气候条件下生活和工作。
空调的使用也带来了能源消耗和环境污染的问题。
为了解决这些问题,制冷空调节能技术成为了研究和应用的焦点之一。
本文将对制冷空调节能技术进行分析与探讨,以期为读者提供更多关于空调节能技术的信息。
一、制冷空调节能技术的重要性随着全球气候变暖和能源消耗的增加,我们迫切需要降低空调的能源消耗,减少对环境的影响。
而制冷空调节能技术正是通过更高效的制冷循环系统、智能控制系统以及新型材料等手段来实现能源消耗的降低和环境影响的减小。
制冷空调节能技术的研究和应用具有重要的意义。
二、制冷空调节能技术的研究现状1. 高效制冷循环系统高效制冷循环系统是制冷空调节能技术的核心。
目前,研究人员通过改进压缩机、优化制冷剂循环、提高换热器效率等手段,实现了制冷系统能效的提升。
采用变频压缩机可以根据实际负荷自动调节压缩机的转速,从而降低能耗。
采用低GWP(全球变暖潜势)的新型制冷剂,也可以减少空调系统的环境影响。
2. 智能控制系统智能控制系统可以根据室内外环境的实时变化,自动调节空调的运行状态,从而减少能耗。
通过使用温度、湿度、风速等传感器,智能控制系统可以实现精确的温控和湿控,避免过度制冷或制热,从而降低能源消耗。
智能控制系统还可以实现空调设备的远程监控和维护,提高设备的可靠性和使用寿命。
3. 新型材料新型材料在制冷空调节能技术中也发挥着重要作用。
采用优良的隔热材料可以减少空调系统的传热损失;采用高导热材料可以提高换热器的传热效率。
新型材料的应用还可以降低空调设备的重量和体积,提高系统的运行效率。
三、制冷空调节能技术的未来发展趋势未来,制冷空调节能技术将继续向着高效、智能、环保的方向发展。
研究人员将继续改进制冷循环系统,提高系统的能效和环保性能。
智能控制系统将被广泛应用,实现空调设备的自适应控制和智能化运行。
制冷空调节能技术的分析与探讨

制冷空调节能技术的分析与探讨随着人们生活水平的提高,制冷空调已经成为现代生活中不可或缺的一部分。
然而,制冷空调的高能耗问题也就随之而来。
为了节约能源,制冷空调厂家开始研究制冷空调节能技术,以此减少能源消耗。
一、制冷空调的节能原理制冷空调的节能原理是通过提高空气循环效率和降低冷却负荷来降低能耗。
具体来说,它可以通过以下几种方法实现:1、采用变频技术。
变频技术是一种基于变换器电源的交流电机控制技术。
它可以控制制冷空调压缩机的转速,使其转速随着室温的变化进行调整,从而减少能耗。
与传统的定频技术相比,变频技术能够将能源消耗降低20%左右。
2、采用风机节能技术。
制冷空调的风机是将冷空气吹入室内的重要组成部分。
为了减少风机的能耗,厂家可以采用多通道风道设计,通过改善气流的通道来减少风机功率。
此外,风机的转速也可以通过智能控制进行调节,以达到更加节能的效果。
3、采用高效蒸发器。
高效蒸发器能够提高制冷空调的制冷效率,将冷量与能耗平衡达到最佳状态。
通过改进蒸发器的设计,使其可以在更低的能耗条件下实现同样的制冷效果,进一步降低了能源消耗。
制冷空调使用过程中,室内空气会带入各种灰尘、花粉、细菌、病毒等污染物。
为了保证室内空气的洁净度,制冷空调会使用滤网进行过滤。
高效滤网能够过滤更多的污染物,从而减少室内空气处理的能耗。
目前,制冷空调厂家已经广泛采用各种节能技术,来提高制冷空调的能效。
以下是制冷空调的几种节能技术的应用情况:变频技术是目前主流的制冷空调节能技术之一。
国内外制冷空调厂家都已经推出了采用变频技术的制冷空调。
变频制冷空调可以根据室内温度的变化来自动调整空调功率,从而实现更加节能的效果。
2、采用节能型压缩机的制冷空调。
为了提高制冷空调的效率,一些厂家采用了节能型压缩机。
这些压缩机采用先进的振动技术,以较低的转速达到同等的制冷效果,从而实现节能的目的。
新型制冷剂如R410A,具有更高的制冷效率和更低的全球变暖潜势,成为近年来制冷空调节能技术的热点之一。
制冷系统中热力学性能分析与优化

制冷系统中热力学性能分析与优化引言:制冷技术被广泛应用于家庭、商业和工业领域,为人们提供舒适的空调环境和保鲜冷藏的条件。
然而,随着能源紧张和环境污染问题的加剧,制冷系统的能源效率和环境友好性日益受到关注。
因此,研究制冷系统中的热力学性能分析和优化具有重要意义。
一、热力学性能分析热力学性能是衡量制冷系统效率的重要指标。
在制冷系统中,常用的热力学性能参数包括制冷剂的制冷量、制冷剂的压缩功和制冷效能。
制冷量是指制冷系统从低温热源吸收的热量,制冷效能则是指单位制冷量所需的功。
在热力学性能分析中,常用的方法是通过制冷循环的热力学分析来研究制冷系统的性能。
热力学循环通常由蒸发器、压缩机、冷凝器和节流阀等组成。
通过分析每个组件的热量交换和功交换,可以得到制冷系统的热力学性能。
二、热力学性能优化为了提高制冷系统的能源效率和环境友好性,热力学性能的优化成为一个重要的研究方向。
热力学性能优化可以从不同方面进行,包括选择合适的制冷剂、优化制冷循环和改进制冷设备等。
首先,选择合适的制冷剂对于提高制冷系统的性能至关重要。
制冷剂的选择应考虑到制冷量、环境影响和安全性等因素。
一些高效环保的制冷剂,如天然制冷剂和新型制冷剂的应用可以显著提高制冷系统的能源效率,同时减少对大气臭氧层的破坏。
其次,优化制冷循环可以有效改善制冷系统的性能。
通过改变循环中的工作流体、压缩比和温度等参数,可以实现制冷效能的提高。
例如,采用逆向循环和多级循环等技术可以显著提高制冷系统的能效。
最后,改进制冷设备也是提高制冷系统性能的重要途径。
新型的蒸发器和冷凝器设计、高效的节流阀以及先进的压缩机技术都可以提高制冷系统的效率。
此外,采用可调速驱动的压缩机和采用回热利用技术等方法,也可以在降低能耗的同时提高制冷系统的性能。
结论:制冷系统中热力学性能的分析和优化,对于提高能源效率和环境友好性具有重要意义。
通过选用合适的制冷剂、优化制冷循环和改进制冷设备等措施,可以有效地提高制冷系统的性能。
中央空调节能技术分析与探讨

中央空调节能技术分析与探讨中央空调是大型建筑中不可或缺的设备之一,它可以有效地调节室内温度和湿度,提供舒适的室内环境。
中央空调系统通常需要耗费大量的能源,因此节能技术对于中央空调系统至关重要。
本文将对中央空调节能技术进行分析与探讨。
一、中央空调系统的能耗特点中央空调系统在建筑中的作用不言而喻,但同时也消耗大量的能源。
根据统计数据,全球能源消耗的50%用于供暖和空调。
提高中央空调系统的能效是非常重要的任务。
中央空调系统的能耗主要来自于制冷剂的循环过程和风机的运转。
在炎热的夏季,大量的冷却能量被耗费在制冷剂的循环中,而在寒冷的冬季,热能则被用于供暖。
中央空调系统中的风机也需要大量的电能来运转,因此减少制冷剂的循环损失和提高风机的能效是节能的两大关键。
二、中央空调节能技术1. 变频技术中央空调系统中的压缩机和风机通常采用恒定速率运转,这导致了能源的浪费。
而变频技术则可以根据实际需要来调节压缩机和风机的运转速率,从而减少能源的浪费。
变频技术的引入可以显著地提高中央空调系统的能效。
2. 热泵技术热泵技术是一种以低品位热能驱动高品位热能的技术,它可以在供暖和制冷过程中利用环境热能,从而降低能源的消耗。
在冬季,中央空调系统可以利用热泵技术从室外空气中吸收热能供暖室内;在夏季,中央空调系统则可以将室内的热量通过热泵技术排放到室外。
热泵技术的应用可以显著地提高中央空调系统的能效。
3. 集中控制与智能化通过集中控制和智能化技术,中央空调系统可以实现对室内温湿度的精准控制,从而避免能源的过度消耗。
通过智能温控系统,中央空调系统可以根据建筑内部和外部环境的实时数据来动态调整运行参数,实现能源的最优利用。
4. 空气侧节能技术在中央空调系统中,空气处理单元的风机是能耗的主要来源之一。
采用高效的空气侧节能技术是提高中央空调系统能效的关键。
采用高效的滤网和减阻板设计可以降低风机的运行阻力;采用风机变频调速技术可以降低能耗。
还可以通过合理的空气流通和分配设计来优化系统的能效。
关于暖通空调节能技术的分析与研究

关于暖通空调节能技术的分析与研究暖通空调节能技术是指在保证室内温度、湿度和空气质量的前提下,通过改造和优化空调系统,减少能源消耗,提高能源利用效率,从而实现节能的技术手段。
在当前的能源紧张和环境保护的背景下,研究和应用暖通空调节能技术对于减缓能源压力,降低能源消耗,提高能源利用效率具有重要意义。
1. 空调系统的改造与优化:通过改变空调系统的结构和工艺参数,设计并优化新型的空调系统,以提高能源利用效率和节能效果。
采用可变频率调节的压缩机、高效换热器、低能耗风机等,能够在保证室内舒适的同时大幅降低能耗。
2. 传热与流体力学的研究:通过研究和优化传热与流体力学的过程,提高暖通空调系统的效率和能源利用率。
采用新型换热器和管道设计,改善流体流动的方式,减小传热阻力,提高传热效率。
3. 能量回收与循环利用:利用废热或废冷源进行能量回收和循环利用,减少能源浪费。
通过余热回收器将排出的废热利用于其他用途,或采用热泵技术将热能从低温源抽取出来进行室内供暖。
4. 智能控制与管理:通过引入智能控制技术和管理系统,实现对空调系统的智能化调节和优化,减少能源的浪费和损失。
采用室内外温度传感器、湿度传感器和CO2传感器,根据室内状况实时调节空调设备的运行状态,达到最佳的节能效果。
5. 新材料与新技术的应用:研究和应用新材料和新技术,使空调系统的能量转换和传递更加高效,从而实现节能和环保。
采用新型制冷剂、高效换热材料、节能设备等,提高制冷和供暖过程中的能源利用效率。
暖通空调节能技术研究的目标是通过改进和创新,提高传统空调系统的能源利用效率和节能效果,减少能源的消耗和浪费,降低对环境的影响。
通过合理的设计和应用节能技术,可以使得空调系统在提供舒适室内环境的减少对能源的依赖,实现可持续发展。
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空调节能技术的热力学分析与思考山东建筑大学 戎卫国 孟繁晋摘要 利用热力学原理和火用分析方法,对目前应用的几种常用空调系统节能技术进行了能量分析和火用分析,得出了对于空调系统节能技术进行全面、合理的科学分析与评价方法,对于推广与使用空调节能技术具有一定的指导意义。
关键词 空调节能 热力学分析 评价空调系统节能已经成为人们关注的热点,在政府号召和市场经济的推动下,不断有新的空调系统节能技术被推出,如:热电联供技术、地源热泵技术、热电冷三联供技术等。
但是节能也是要花费代价的,如何用正确的理论指导和评价新出现的空调节能技术,避免走入误区,在当前已成为一个紧迫和重要的问题。
1 空调节能技术分析的热力学原理依据热力学第二定律的观点来看:因为能量是不生不灭的,用能过程损失的是能量的质量而不是数量,对于空调系统的节能技术分析,不能“等量齐观”,而要“按质论价”;不仅要注意外部损失,更要注意内部损失的分析。
因此对于空调系统节能技术的科学、合理的分析与评价方法应采用火用分析与评价方法。
按照热力学分析问题的方法,对于空调节能技术的分析首先应划分热力学系统并确定其性质。
对于空调系统中的多数问题可以看作稳定流动体系(见图1所示)。
对照图中所示,忽略动能与位能变化,其火用平衡关系式表示如下[1]:0,,,,21=-+-+L X A H X H X Q X E W E E E (1)火用效率:exp,,x eff x ex E E =η (2)上式中,eff x E ,为有效利用的火用;exp ,x E 为消耗的火用。
,T 0环境2 图1 稳定流动体系的热力学模型火用分析与评价方法与能量分析方法的最大区别是将不同形式的能量折合成相同形式的能量进行分析与比较;不仅可以揭示用能过程的外部损失,也可以揭示能量利用过程的内部损失。
按照火用分析方法,节能的基本原则是“分配得当,各得所需,温度对口,梯级利用”,尽量减少用能过程的火用损失[2]。
空调系统供给能量属于低品质的热能,可是传统的空调系统大量使用的却是高品位的燃料和电能,把高品位能源“大材小用”,造成很大的火用损失,这才是真正的最大的浪费,空调冷系统节能,本质上是节火用。
2 空调节能技术的热力学分析与思考2.1 热电联供与热泵技术的热力学分析与思考采用燃煤、燃油、燃气锅炉直接供暖都是直接将高品质能量转换成低品质热能,按照能量梯级利用和温度对口的节能原则,都是不合理的。
符合节能原则的节能技术应该是热电联供技术和空气源、地源热泵技术。
热电联供与热泵供暖又有何不同呢? 2.1.1 热电联供与热泵供暖的热力学原理热电联供技术与单独发电热泵供暖技术,两者均符合热力学用能原则,其差别仅仅是前者是能量在热电厂内集中搭配,后者是在用户处就地搭配[3]。
图2 热电联供与热泵供暖原理图对照图2分析,对于可逆循环可以得到:1212T T Q Q = (3) 若取;11'Q Q =,11'T T =, 2'2T T < 则:2'0W =12''22'00022'11()0T T W W W Q Q Q T ⎛⎫-+-=-=> ⎪⎝⎭(4) 利用多输出的功带动热泵供热,则有:2'22'1''2011H H L T T TQ W Q T T T ε-=⋅=⋅⋅- (5)当2H T T =,2'L T T =时:21''121T Q Q Q T == (6)即:对于可逆循环,在相同的供热温度和冷源温度条件下,利用单独发电较热电联供多发出的电,带动热泵供暖,可以达到与热电联供的同样效果;同时也不难证明:其它条件不变,当2H T T >时1''2Q Q >和2'L T T >时1''2Q Q >。
表明热电联供技术与单独发电热泵供暖技术相比是否节能,还要看运行条件,即使用场合。
2.2 热电联供与热泵技术的热力学分析与思考为反映实际,取某热电厂的抽气式热电机组的热电联供和单独发电热泵供暖两种实际运行工况进行分析。
汽轮机为C12-35/10抽凝式汽轮机。
2.2.1 热电联供的热力学分析为满足用户需要和克服管网阻力损失,该机组热电联供时额定功率为12000kw ;主蒸汽压力和温度为3.43MPa ,435℃;额定进汽量102.1T/H ;抽汽压力和温度为0.98MPa ,305℃;额定抽汽60T/H ;凝汽真空压力和温度为-0.096MPa ,55℃[4]。
按照热力学分析问题的方法,首先给出热电联供系统的能 (火用)流图,又根据实测运行参数,按照(1)式和(2)式计算求得各能量转换与传递环节的能量效率和火用效率,如图2所示。
图2 热电联供能(火用)流图注:括号外为能量效率,括号内为火用效率,以下同。
则其总能源利用效率为:58.3%,火用效率为:21.2%。
2.2.2 单独发电热泵供暖的热力学分析为了与热电联供系统进行比较,取与热电联供系统相同机型的抽凝式汽轮机组进行单独供电热泵循环实际工况分析。
该机组单独供电时额定功率为12000kw ;主蒸汽压力和温度为3.43MPa ,435℃;额定进汽量57.7T/H ;凝汽真空压力和温度为-0.085MPa ,60℃。
根据实测参数,该系统各个能量转换与传递环节的能量效率和火用效率如图3所示。
图3 单独发电热泵系统能(火用)流图则其总能源利用效率为:57.5%,火用效率为:19.9%。
考虑到由于机组主要用于热电联供,额定功率较小,发电效率低(仅有24.1%),而一般火力发电厂的凝汽式汽轮机组的发电效率可达30%以上,加上集中供热不便于调控,所以热电联供较单独发电热泵供暖并没有明显的优势。
总之,空调系统的节能,不能只看形式和表面现象、能量的数量关系,要看实际运行环境和条件、能量的质量差别。
不能一味的认为凡是热电联供就一定节能,片面的一味提高抽汽压力和温度,以致出现以热抑电现象,这样就失去了热电联供的本来意义。
2.3 地源热泵技术的热力学分析与思考热泵技术是一种符合热力学用能原则的节能技术,但是目前热泵的运行方式通常是单独制热或单独制冷,冷热兼用的运行方式较少,按照热力学用能原则这也是需要进一步改进的地方。
按照取冷方式不同,常用的有风冷冷水机组、水冷冷水机组和地源(含水源、土壤源)热泵技术,目前最为推崇的是地源热泵技术,但是在宣传地源热泵技术时,有些人往往掩盖其一些不利因素影响,例如水泵输送能耗的影响,夸大了此项节能技术的优势,缺乏客观、公正的评价。
地源热泵技术与风冷冷水机组、水冷冷水机组制冷技术的本质差别仅仅是冷却水侧的冷却方式、运行参数的不同。
地源热泵机组利用土壤和水中储存的冷量,使得冷却水侧的冷水温度降低,进而使制冷剂冷凝温度降低,提高了制冷系数,节省了功量。
但是,随之也带来了循环水泵的耗功量增大,况且这部分功量属于高品质能量,而增加的冷量属于低品质能量,因而当循环水泵的功耗过大时,地源热泵此项节能技术的节能效果和经济效益就要降低,使用地源热泵技术也一定要考虑运行环境条件的影响[5]。
计算举例如下:取制冷工况时,环境干球温度35℃,湿球温度24℃。
水冷冷水机组冷却水进出口温度为30/35℃、水源热泵机组冷却水进出口温度为18/29℃、土壤源热泵机组冷却水进出口温度为和15/32℃,冷冻水进出口温度均为12/7℃。
为了分析问题的需要,假设四种机组用户端的阻力相同。
机组的性能参数:性能系数=制冷量/(制冷机能耗+冷却水系统能耗+冷冻水泵能耗),火用效率=冷量火用/(制冷机能耗+冷却水系统能耗+冷冻水泵能耗),其余参数见下表1。
注:(1)表中参数均取自实际机组样本。
(2)冷量火用计算公式为:)1(,0-=pL L XQ T T Q E L ,式中L XQ E 为冷量火用,L Q 为额定工况下的制冷量,3080=T k 为环境干球温度,2,,,hL j L p L T T T +=k ,j L T ,为冷冻水进水温度,k ;h L T ,为冷冻水回水温度,k。
(3)由于储存于地下水或土壤中的冷量具有一定的火用值,若计入消耗的这部分火用值,则火用效率为括号内的数值。
任何节能措施都是要花费代价的,对于空调节能技术的分析与评价理应考虑各部分输送能耗的影响。
由上表可以看出,受输送能耗的影响,地源热泵技术在制冷工况下的优势会降低。
究其原因,除了功耗增加外,还有就是制冷运行与制热运行不同,增加的功耗最终转变为热量,是一个负面效应,而不是正面效应,对于地源热泵其供冷的优势要低于于供热。
我国杰出科学家严济慈有一句名言:“所费多于所当费,或所得少于所当得,都是浪费”,如何评价所费与所当费,所得与所当得,应从总能观念出发,依据热力学第二定律火用分析方法,把传递和转换过程中不同形式的能量折合成相同质量的能量进行分析与评价。
3 结语强调空调系统节能以来,人们对于提出的各项空调节能技术进行理论分析与评价,多数都趋于给出乐观的前景。
但是按照热力学的孤立系统火用减火无增原理,任何节能措施都是要花费代价的,能量的转换利用的实际过程,就是一个火用不断减少的过程,火无不断增加的过程。
节能实际上就是节火用,空调系统节能不能仅仅注意能量的数量损失,更要注意能量的质量损失,从全局出发利用科学的观点,正确分析与评价出现的各种空调节能技术,科学指导、合理用能。
参考文献[1] 傅秦生.能量系统的热力学分析方法[M].西安:西安交通大学出版社,2005[2] 马一太,吕灿仁.能源利用可持续发展的热力学分析[J]//热科学与技术.2004年第3卷1期:86-90[3] 陈宏芳,杜建华.高等工程热力学[M].北京:清华大学出版社,2003年[4] 李学涛,师蕴慧.3#汽轮机运行规程[M].济南:济南明湖热电厂,2000[5] Ali Kodal,Bahri Sahin,Tamer Yilmaz. Effects of internal irreversibility and heat leakageon the finite time thermoeconomic performance of refrigerators and heat pumps[J]. Energy Conversion & Management,41 (2000), 607-619。