低环温空气源热泵的简单介绍

目录一．热泵的分类二．热泵的工作原理三．热泵的应用领域四．热泵的经济性能五．热泵机组的选型六．德耐尔的机组规划低环温空气源热泵的简单介绍一、热泵的分类习惯称谓（通俗分类）地埋管（土壤源、大地耦合式）热泵——地源热泵地下水（地表水）热泵——水源热泵冷热两用空调器（风冷式热泵）——空气源热泵1.1地源热泵立式埋管系统开式系统水平埋管系统盘卷埋管系统立式埋管系统商用试地源热泵的工作原理冬季，热泵机组从地源（浅层水体或岩土体）中吸收热量，向建筑物供暖；夏季，热泵机组从室内吸收热量并转移释放到地源中，实现建筑物空调制冷。根据地热交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统和地埋管地源热泵系统。1.2水源热泵水源热泵的工作原理压缩机吸入蒸发器内的低温低压制冷剂蒸气；经过压缩，其温度、压力升高；高温高压蒸气排入冷凝器后，被冷却介质（水）冷却，放出热量，温度降低，凝结成液体，从冷凝器排出；高压制冷剂液体经过节流阀时，部分制冷剂液体气化，吸收气化潜热，成为低温低压下的湿蒸气，进入蒸发器；在蒸发器中，制冷剂液体吸收载冷剂（水）的热量（即制取冷量）而气化，形成的低压低温蒸气又被压缩机吸走，如此周而复始的往复循环。1.3空气源热泵空气源热泵的工作原理压缩机吸入蒸发器低压冷媒压缩后，变成高温高压的气体排出；高温高压的冷媒气体流经缠绕在水箱外面的铜管，热量经铜管传导到水箱内；冷却下来的冷媒在压力的持续作用下变成液态，经膨胀阀后进入蒸发器；由于蒸发器的压力骤然降低，因此液态的冷媒在此迅速蒸发变成气态，并吸收大量的热量。同时，在风扇的作用下，大量的空气流过蒸发器外表面，空气中的能量被蒸发器吸收，变成低温低压冷媒气体。随后回流到压缩机，进入下一个循环。二、热泵的工作原理2.1热泵的组成热泵机组系统主要由压缩机、冷凝器、节流元件、蒸发器四大部件组成，如图所示，这些部件之间用管道依次连成一个封闭系统。制冷剂在系统中经压缩、冷凝、节流、蒸发四个过程依次不断循环，进而达到在低温环境中吸收热量，在高温水中放出热量的目的。压缩机膨胀阀冷凝器蒸发器吸收热量放出热量2.2热泵机组工作原理①处于低压液态传热工质（制冷剂）经过蒸发器，工质吸热蒸发，工质吸收热量变成低温、低压蒸汽进入压缩机。②工质经过压缩机压缩、升温后，变成高温、高压的蒸汽排出压缩机；③高温高压蒸汽进入冷凝器，在冷凝器中将热量传递给冷水，使其温度提高。工质经过冷凝放热后变成高压液体；④高压液体经过膨胀阀节流降压后，变成低压液体，低压液态工质再次进入蒸发器。2.3热泵机组节能原理在整个制热循环过程中，驱动压缩机运行输入电能Q1，蒸发器从低温热源中吸收的热量Q2，冷凝器释放出的热量Q3。热量平衡方程式：Q3=Q1+Q2能效比：COP=Q3/Q1从低温热源中吸收热量Q2越大，热泵机组的能效比COP越大，节能效果越明显。三、热泵的应用领域养殖种植热泵生活热水采暖+制冷泳池烘干高温热水+热泵机组四、热泵的经济性能空气源热泵VS各类锅炉(I)沈阳某地建筑面积约5万平方米，采用燃煤锅炉供热，因环保要求，需要更换为清洁能源供热。建筑物为节能建筑，外墙保温，双玻窗户。电费为0.5元/kWh。采暖期为每年11月1日至次年3月31日。非闰年的总计采暖天数为151天。输入建筑面积50000m2单位面积采暖负荷70W总采暖负荷3500KW出水温度65℃采暖周期151天（11.1至次年3.31）采暖时间3624小时采暖季压缩机平均COP2.66采暖季机组平均COP2.4电价0.5元那么机组每小时制热3500/2.4=1458.3KW空气源热泵VS各类锅炉(II)输出供暖方式燃煤锅炉燃气锅炉电锅炉空气源热泵燃料种类原煤天然气电电燃值kJ/kg①20934.0037700.00折算标准系数①（公斤标煤/公斤）0.7112.141.231.23热效率②%70.0085.0095.00240有效燃值14653.8032045.00燃料单价③400.003.900.500.50单位小时能源消耗859.85393.203684.211461.99年消耗燃料费用(万元)124.64555.73667.58264.91两年消耗燃料费用(万元)249.291111.461335.16529.82年人工成本(万元)10.8010.8010.803.60两年度人工成本(万元)21.6021.6021.607.20设备数量6吨锅炉6吨锅炉6吨锅炉热泵机组设备初期投资成本(万元)30.0035.0050.00624.00两年度总成本(万元)300.891168.061406.761161.02减排效果标煤数量（吨）2225.821730.311640.91651.15年节约标准煤(吨/年)0.00-495.50-584.91-1574.66减少CO2排放（吨/年）0.00-1235.29-1458.17-3925.63减少粉尘排放（吨/年）0.00-336.94-397.74-1070.77减少SO2排放（吨/年）0.00-37.16-43.87-118.10减少氮氧化物（吨/年）0.00-18.58-21.93-59.05经济性对比五、热泵机组的选型举例1机组每天额定供水量(额定工作时间≤14小时)【公式】⑴、额定小时供水量×额定工作时间=每天额定供水量⑵、额定小时制热量×电能热值860千卡/度×额定工作时间=额定生产热量2、每天总热负荷计算(加热1升水温升1度需要1千卡热量)【公式】总用水量×需提温度=每天总热负3、设备选用每天热水总用量≤每天额定供水量每天总热负≤机组每天额定生产热量某工厂员工宿舍楼共住200人,每天每人需要55℃淋浴热水40L【冷水进水温度15℃、热水出水温度55℃、即需温升40℃】每天总用水量即200人×40L=8000L=8吨每天总热负荷即8000L每天总用水量×40℃=320000千卡设备选型:某某热泵机组2台额定小时供水量420L额定小时制热量16.5KW2台机额定供水量:420L×2台×14小时=11760L2台机额定总热负荷:16.5KW×2台×14小时×860千卡/度=397320千卡每天总用水量8000L＜2台机组每天额定供水量11760L每天总热负荷320000千卡＜2台机组每天额定总热负荷397320千卡机组保温箱水流流速*时间=单位时间的供水量机组单位时间的制热量举例2一、确定热水需求量及加热量①.计算好每日总的热水需求量（单位“m3/天”或”“吨/天”）②.确定初始冷水温度：③.确定需要达到的水温（单位为℃）。④.根据②与③计算好温差，⑤.1吨水/1m3升高1℃需要1.163KW的热量⑥.计算加热量：①*④*⑤=加热量（单位KW）。⑦.为机组设定好，每日加热的时间，一般设为每天工作10个小时。地区地面水（如：自来水）地下水（如：井水）北方4℃6～10℃南方6～10℃15～20℃季节需加热到的温度夏秋40℃冬春50℃根据我们计算88.9695KW需求，可选择：AD-100（冷暖）机组需要注意的是：北方，冬季还需要考虑机组极限条件下制热性能衰减。则不考虑扬程情况下，水泵流量计算方式为：机组制热量100*经验常数0.172=17.2吨/小时=28.6L/分钟。二、热泵设备确定用每天的加热量⑥除以机组的工作时间⑦，得出的值，就是机组的制热量（铭牌中的数值）取相近。如：北方，冬天，一澡堂用自来水，每日需热水15吨，初始水温4℃，需加热到55℃，则5吨水每日需要热量为：15吨水*温差（55-4）*1.163=889.695KW设计机组每日工作时间10个小时，那么机组功率为：889.695/10=88.9695KW。我们低温热水系列机型有：制热量(KW)AD-100（冷暖）机组100AT-200（单热）机组200AT-330（单热）机组330AT-350（单热）机组350AT-350AV（变频单热）机组350举例3本计算过程仅针对学生宿舍1、2、9栋热泵热水系统，其他系统计算过程相同。1、日用水量：84960L/d（学生宿舍1栋18800L/d，学生宿舍2栋17200L/d，学生宿舍9栋48960L/d）；2、冷水温度：10~15℃，机组出水温度：55℃；△t=45℃；3、南方某市气象参数：全年平均气温16.5～17.5℃，年极端最高气温40.1℃，年极端最低气温－12.1℃；4、机组的选型和计算4.1、最高日耗热量，按下公式（1）计算：)360024/()(LrrrdttCQQ式（1）式中：Qd——最高日平均秒耗热量（KW）；Qr——最高日热水量（m3/d）；取84.960m3/d；C——水的比热，C=4187（kJ/kg·℃）；ρr——热水密度（kg/L）；取0.9857;tr——热水设计温度（℃）,取50℃；tL——冷水设计温度（℃）,取10℃。代入式（1），Qd=84.960×4187×0.9857×(50-10)/(24×3600)=162.33(KW)4.2、热泵机组制热量，按下式（2）计算，设热泵机组在最不利工况下的运行时间为每天Tl=18h,则：11/24TQkQdg式（2）式中：Qg——热泵机组设计小时平均秒供热量（KW）；T1——热泵机组设计工作时间（h）。T1应根据用水规律、低温热源和系统经济性等因素综合考虑确定。全日供水时，建议取12~20（h）；定时供水时，T1由设计人定；k1——安全系数，可取K1=1.05~1.10；代入式（2），Qg=24×1.05×162.33/18＝227.267(KW)4.3、机组选型配比，考虑温度及结霜的影响取综合影响系数为0.7。则机组的名义制热量为：Q=227.267/0.7=284.08（kW）拟选择名义制热量为330KW的机组1台，或者100KW的1台+200KW的1台。德耐尔制热量(KW)DAAD-100（冷暖）机组100DAAT-200（单热）机组200DAAT-330（单热）机组330DAAT-350（单热）机组350DAAT-350AV（变频单热）机组3504.4、选型核算4.4.1、环境温度按冬季气温5℃计算：在5℃环境温度下，机组能力衰减30%；则在5℃环境温度下机组的工作时间为：T11=24×162.33/(330×70%)＝16.8（h）1台330KW机组T12=24×162.33/(300×70%)＝18.55（h）1台100KW机组+1台200KW机组4.4.2、标准工况（环境干球温度20℃，湿球温度15℃）时机组的工作时间为：T11=24×162.33/(330)＝11.8（h）1台330KW机组T12=24×162.33/(300)＝12.98（h）1台100KW机组+1台200KW机组由上面计算可知，在冬季低温5℃环境温度下使用，机组工作16.8h、18.55，在标准工况下工作11.8h、12.98小时，即可满足学校宿舍最大用水量的要求。选型满足要求。其他系统的热泵机组选型计算略，主要设备配置见（各分区热水系统主要设备配置表）。