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暖通空调领域新能源热泵技术应用研究
作者:汪少洁 发布时间:2018-08-25

摘要:热泵技术是一种经济有效的节能技术,利用地热能、空气能、太阳能和污水能等新能源对建筑物进行制冷供热,能够降低暖通空调的能耗,对于节能环保具有显著效果。本文通过对新能源热泵技术的工作原理及在暖通空调领域的应用进行简单介绍。

关键词:暖通空调;新能源;热泵技术;应用

1 地源热泵技术的工作原理

热泵实质上是一种热量提升装置,采用热泵可以把热量从低温运送到高温。它本身消耗一部分能量,把环境介质中贮存的能量加以挖掘,提高温位进行利用,而整个热泵装置所消耗的功仅为供热量的1/3或更低,这也是热泵的节能特点。热泵与制冷的原理和系统设备组成及功能是一样的,对蒸汽压缩式热泵(制冷)系统主要由压缩机、蒸发器、冷凝器、和节流阀组成,还应有起到输送能量的循环工质.作为地源热泵,与传统的蒸汽压缩制冷不同的是地源热泵制冷省略了庞大的冷凝设备,而以深井水取而代之。

2 地源热泵系统的特点

2.1经济性

地源热泵系统虽然也需要使用空调,但相对传统空调系统而言,供热和制冷的运行费用可以有效减少30~45%,除此之外,地源热泵的能量主要来自大地,对电能的依赖小,能耗小,经济优势十分突出。

2.2能效性

地源热泵系统虽然能耗小,但丝毫不影响其制冷和供热的效果。在实际运行过程中,利用大地储存热能的特性可以同时满足冬天和夏天两个季节的能量需求,地源热泵系统中的冷却系统冷凝温度比普通空调更低,制冷效果较传统的冷却塔式系统和风冷式系统更好,而在供热过程中,可以将温度维持在明显高于常规状态下的环境温度范围内,在寒冷的冬天为我们提供一个更加舒适的环境。

2.3清洁性

在实际应用过程中,由于地源热泵系统所需的热量主要来自于大地中的热能,不存在燃料燃烧的过程,因而可以有效减少对周边环境的污染和影响,除此之外,地源热泵系统的配置更加简单,摆脱了传统空调冷却塔装置和外挂机设备等配置对周边自然环境产生大量污染的困扰。

2.4安全性

地源热泵系统的管理和控制都是通过计算机进行的,在多工况运行状态下具有更高的可靠性,在一定技术支持下,甚至可以实现远程控制。地源热泵系统在运行时可以忽略许多环境因素的影响,与普通空调系统相比表现出更高的稳定性。具有这些优势,保证了人们在更安全的环境下使用地源热泵系统。

3 空气源热泵供暖系统构成

空气源热泵技术是基于逆卡诺循环原理建立起来的一种节能、环保制热技术,通过空气获取低温热源,经系统高效集热整合后成为高温热源,用来供暖或供应热水。

以热泵为热源的供暖系统即为热泵供暖系统。空气源热泵不仅可作为分散供暖的热源,按照GB50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》确定的集中供暖定义,空气源热泵完全可以用做集中供暖系统的热源。目前,热泵供暖末端设备可采用:地板辐射供暖、风机盘管供暖、散热器供暖。

4 太阳能热泵

4.1太阳能热泵采暖

太阳能热泵系统是将太阳能利用技术和热泵技术有机组合的复合型技术,其采暖系统由太阳能集热系统(包括:太阳能集热器、水泵和蓄热水箱等)和热泵系统(包括:压缩机、换热器、节流阀、散热器等)组成。太阳能热泵采暖系统突出的优点就是通过极少量的电能获得数倍于电能的热量,能够有效利用低温热源。与地源热泵、空气源热泵耦合使用能够有效克服太阳能的分散性和间歇性等问题的不足。

4.2太阳能热泵制冷

太阳能热泵制冷系统与采暖系统相比增加了热交换器、储冷水箱及制冷末端等设备,其工作原理是利用制冷剂在压缩机的作用下蒸发吸收储冷水箱的热量降低其温度,储冷水箱通过热交换器降低管道中空气或水等介质的温度,通过管道将冷量送至制冷末端设备达到降低室内温度的目的。

4.3太阳能热泵技术发展现状

太阳能作为一种取之不尽用之不竭的清洁能源,现在已经被广泛应用到各个领域,通过热泵技术利用太阳能是解决当前能源危机的一种重要途径。太阳能热泵在进一步发展中还需要克服太阳能分散性、不稳定性强,项目初投资费用高,各个生产厂家标准不统一等问题。

5 污水源热泵的工作原理及特点

污水源热泵技术从城镇化建设发展中应运而生,成为一种“新能源”利用技术。城市污水全年温度变化小,相对江河水温度稳定,具有良好的热能特征。污水源热泵是以城市污水为冷热源,利用热泵原理提升能量为建筑物制冷供热的节能设备。在一定程度上缓解了当前能源与环境的紧张形势。

污水源热泵能够有效回收城市污水的废热,利用热泵技术既可以制冷又可以供暖,省去了锅炉系统和冷却塔等设备。运行过程中不向环境排放任何废水、废渣和废气,节能环保效果显著。目前污水源热泵技术的应用还有许多技术问题亟待解决,如污水水质处理、污水堵塞及换热器污染结垢等。

结语:

热泵技术作为一种高效的节能技术对清洁环保的地热能、空气能、太阳能和污水能等新能源加以利用为建筑物制冷供热,起到了降低暖通空调的能耗和建筑总能耗的作用,实现了提高能源的利用率,节能环保的双重目标。尽管新能源热泵技术在暖通空调领域的应用发展仍有诸多技术障碍,随着技术的不断创新、工艺的不断优化,新能源热泵技术将会有巨大的发展潜力。

参考文献:

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