中文名 | R744熱泵 | 流行地區(qū) | 日本 |
---|---|---|---|
成????分 | 二氧化碳 | 型????號 | R744 |
在CFC尚未問世前,自然冷媒在冷凍空調(diào)系統(tǒng)中扮演著重要的角色。
CO2在地球上是取之不盡、用之不竭的自然物質(zhì),早在二十世紀(jì)初就已使用在工業(yè)與漁業(yè)的冷凍系統(tǒng)中,冷媒代號為R-744。CO2具有高容積比的體積冷凍能力特性,與HCFC-22相比較高出約5倍,因此在系統(tǒng)的尺寸上可大幅縮小。表1為CO2的特性,表2為CO2與R-134a熱力性質(zhì)比較。由于CO2具有較小的表面張力與液態(tài)黏滯度,而較小的表面張力促成氣泡的形成,因此產(chǎn)生較高的熱傳系數(shù);另外,較小的液態(tài)黏滯度將使CO2在管道中的壓力降較小。
其它的特點(diǎn)包括:
(1)不破壞臭氧層。
(2)全球暖化潛勢(GWP)為1。
(3)取得容易(可從工業(yè)廢氣中取得),成本極低。
(4)對人體健康與居住環(huán)境無短、中、長期之害處,故不需回收或再處理。
(5)無毒且不會分解出刺激性物質(zhì)。
(6)不可燃(Non-Flammable)與不會爆炸(Non-Explosive)。
(7)極佳的熱力性質(zhì)。
(8)CO2冷媒系統(tǒng)可使用傳統(tǒng)的礦物類潤滑油。
(9)CO2系統(tǒng)在一般夏季外氣條件之散熱過程為穿越臨界點(diǎn)或超越臨界點(diǎn)的過程,因無實(shí)際上的冷凝現(xiàn)象,故散熱用熱交換器,稱之為氣體冷卻器。
(10)對相同的氣體冷卻器出口溫度而言,壓縮機(jī)吐出壓力愈高則制冷能力愈大。
(11)壓縮比低。當(dāng)R-134a之冷凝溫度50℃,蒸發(fā)溫度0℃時(shí),壓縮比為4.3;而CO2氣體冷卻器出口溫度37℃,蒸發(fā)溫度0℃時(shí),壓縮比為2.6。同時(shí),壓縮機(jī)的壓縮比降低,壓縮過程可更接近等熵壓縮而使效率提升。
(12)氣體冷卻器的漸近溫度(approach temperature)比R-134a的10~15°K小許多。
(13)相同體積的蒸發(fā)器,CO2的管徑小、管排數(shù)多。
(14)因?yàn)橄到y(tǒng)壓力大,CO2于蒸發(fā)器中之冷媒分布較均勻。
(15)氣體密度高,可降低使用的管路與壓縮機(jī)尺寸,而使系統(tǒng)重量減輕、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小。
熱泵熱水器為供給家用熱水、空調(diào)暖氣、加熱進(jìn)入室內(nèi)的冬季寒冷外氣、鍋爐供水預(yù)熱或其他制程,是相當(dāng)具有效率與經(jīng)濟(jì)效益的方法。
熱泵熱水器的優(yōu)點(diǎn)包含減少加熱所需之天然氣與燃料用量以及減少冷凝器散熱至外界的熱污染,其應(yīng)用對象包括:中溫?zé)崴?40~60℃)需求大、冷氣需求小(或不需要)的場所,鍋爐用戶(補(bǔ)給水預(yù)熱),住宅、宿舍、有淋浴設(shè)施的運(yùn)動場所,醫(yī)院、旅館和溫泉區(qū)有熱水與再加熱的需求場所。
溫帶至寒帶國家由于日常生活熱水需求量大,以日本為例,家用熱水的能源消耗占家庭能源支出的30%,且大多是采用熱水鍋爐。高緯度國家對于臭氧層破壞、全球暖化等議題特別重視,因此諸如歐洲、日本等較先進(jìn)的開發(fā)國家便極力發(fā)展CO2熱泵熱水器。
電子式熱泵水加熱器"ECO Cute"使用自然冷媒CO2,這是一種高效率的水加熱系統(tǒng),這也使得該類技術(shù)越來越受重視。這個(gè)技術(shù)的制造技術(shù)重要時(shí)期-"ECO Cute"在水加熱器領(lǐng)域受到高度的期望,因?yàn)樵擃惣訜崞鞯臒嵩炊喟胧怯?、瓦斯或電力?/p>
"ECO Cute"成為受到注目的產(chǎn)品,這是由于它在政府及工業(yè)界間的定位,它減少了CO2是保護(hù)環(huán)境產(chǎn)品,符合京都議定中的全球暖化潛勢。由于它具有高效率的優(yōu)點(diǎn),日本政府由2002年10月開始補(bǔ)助"ECO Cute"產(chǎn)品的開發(fā),所以它將會在2003年大幅度的成長。盡管"ECO Cute"的初始成本比傳統(tǒng)的電子式水加熱器高,但是主要的成本僅在產(chǎn)品研發(fā)的前五年。更進(jìn)一步來說,"ECO Cute"藉由熱泵的原理已達(dá)到高能源效率的成果(COP超卨3.0)。因此,采用"ECO Cute"的產(chǎn)品已經(jīng)可以預(yù)期可達(dá)到全球環(huán)境保護(hù)的重要目標(biāo)。"ECO Cute"也儼然成為家電業(yè)的重要指標(biāo),它不但解決尋找新能源的問題,更使得它的發(fā)展更往前邁進(jìn)了一大步。當(dāng)日本政府于2002年10月開始補(bǔ)助"ECO Cute"的研發(fā),它就已經(jīng)大幅度的漫延開了。使用與熱泵空調(diào)的相同原理,CO2熱泵水加熱器使得由開放空間的空氣中吸收熱來加熱水更有效率。
自然冷媒CO2所具備的高效率,它具有使水加熱到90℃而不影響0、20、40、60、80、100、120、140、1000個(gè)交換單元的能力。在2001、2002、2003、2004、2005年的"ECO Cute"市場預(yù)測中,它具有保護(hù)環(huán)境的因素在內(nèi)。"ECO Cute"比過去使用氟碳化物冷媒的熱泵具有更佳的能力(傳統(tǒng)的熱泵僅能加熱到60℃)。如同熱泵空調(diào)機(jī)一般,它具有一個(gè)戶外機(jī)(熱泵單元),利用壓縮機(jī)壓縮冷媒.并有效地吸收開放空間空氣中的熱,將熱傳至熱水儲存槽加熱。
目前已有三家制造商制造該類熱泵系統(tǒng),包括Denso、Daikin、Sanyo。Denso提供其它制造商OEM,Daikin則制造完全屬于他們的產(chǎn)品,Sanyo則試圖拓展"ECO Cute"的多樣化商品的目標(biāo)。這些制造商努力的使"ECO Cute"的商品被稱為全電氣化商品的一部份。當(dāng)使用夜間的低成本電力,則驅(qū)動時(shí)的成本將降的更低
在CFC尚未問世前,自然冷媒在冷凍空調(diào)系統(tǒng)中扮演著重要的角色。
CO2在地球上是取之不盡、用之不竭的自然物質(zhì),早在二十世紀(jì)初就已使用在工業(yè)與漁業(yè)的冷凍系統(tǒng)中,冷媒代號為R-744。CO2具有高容積比的體積冷凍能力特性,與HCFC-22相比較高出約5倍,因此在系統(tǒng)的尺寸上可大幅縮小。表1為CO2的特性,表2為CO2與R-134a熱力性質(zhì)比較。由于CO2具有較小的表面張力與液態(tài)黏滯度,而較小的表面張力促成氣泡的形成,因此產(chǎn)生較高的熱傳系數(shù);另外,較小的液態(tài)黏滯度將使CO2在管道中的壓力降較小。
其它的特點(diǎn)包括:
(1)不破壞臭氧層。
(2)全球暖化潛勢(GWP)為1。
(3)取得容易(可從工業(yè)廢氣中取得),成本極低。
(4)對人體健康與居住環(huán)境無短、中、長期之害處,故不需回收或再處理。
(5)無毒且不會分解出刺激性物質(zhì)。
(6)不可燃(Non-Flammable)與不會爆炸(Non-Explosive)。
(7)極佳的熱力性質(zhì)。
(8)CO2冷媒系統(tǒng)可使用傳統(tǒng)的礦物類潤滑油。
(9)CO2系統(tǒng)在一般夏季外氣條件之散熱過程為穿越臨界點(diǎn)或超越臨界點(diǎn)的過程,因無實(shí)際上的冷凝現(xiàn)象,故散熱用熱交換器,稱之為氣體冷卻器。
(10)對相同的氣體冷卻器出口溫度而言,壓縮機(jī)吐出壓力愈高則制冷能力愈大。
(11)壓縮比低。當(dāng)R-134a之冷凝溫度50℃,蒸發(fā)溫度0℃時(shí),壓縮比為4.3;而CO2氣體冷卻器出口溫度37℃,蒸發(fā)溫度0℃時(shí),壓縮比為2.6。同時(shí),壓縮機(jī)的壓縮比降低,壓縮過程可更接近等熵壓縮而使效率提升。
(12)氣體冷卻器的漸近溫度(approach temperature)比R-134a的10~15°K小許多。
(13)相同體積的蒸發(fā)器,CO2的管徑小、管排數(shù)多。
(14)因?yàn)橄到y(tǒng)壓力大,CO2于蒸發(fā)器中之冷媒分布較均勻。
(15)氣體密度高,可降低使用的管路與壓縮機(jī)尺寸,而使系統(tǒng)重量減輕、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小。
空調(diào)的壓縮機(jī)也稱之為泵,用壓縮機(jī)來加熱的空調(diào)也稱之為熱泵型空調(diào)。這種空調(diào)能制熱也能制冷。冬夏都能用。而單冷空調(diào)只能制冷,不能制熱。不適合冬天用。
空調(diào)的壓縮機(jī)也稱之為泵,用壓縮機(jī)來加熱的空調(diào)也稱之為熱泵型空調(diào)。這種空調(diào)能制熱也能制冷。冬夏都能用。而單冷空調(diào)只能制冷。
泳池?zé)岜玫膿Q熱器系統(tǒng)是鈦管換熱器,普通熱泵的換熱器是銅管的,銅管換熱器耐腐蝕性質(zhì)沒有鈦管的好,
R744熱泵,流行于日本,是使用二氧化碳為工質(zhì)的新一代熱泵!
隨著蒙特婁議定書與京都議定書的發(fā)展,HCFC的替代技術(shù)愈來愈受到重視,因此如何選用適當(dāng)?shù)睦涿脚c使用較節(jié)能的設(shè)備,便成為刻不容緩的議題。冷媒在冷凍空調(diào)與熱泵系統(tǒng)中扮演工作流體的角色,而理想的冷媒應(yīng)具備穩(wěn)定的化性與惰性,且擁有良好的熱傳特性與流體流動的性質(zhì)。此外,它必須與其它物質(zhì)相容、與潤滑油互溶、無毒、成本低及符合環(huán)保的特性。
當(dāng)然,并非所有的物質(zhì)都符合這些特性,因此許多不同種類的冷媒開始發(fā)展,并應(yīng)用于HVAC&R的系統(tǒng)中。隨著冷媒的發(fā)展與蒙特婁議定書的管制,使用的冷媒由CFC、HCFC到HFC,雖已漸漸不再嚴(yán)重威脅我們生存的環(huán)境,但不可否認(rèn)的是,我們的環(huán)境仍受所使用的冷媒種類所影響。
熱泵熱水器為供給家用熱水、空調(diào)暖氣、加熱進(jìn)入室內(nèi)的冬季寒冷外氣、鍋爐供水預(yù)熱或其他制程,是相當(dāng)具有效率與經(jīng)濟(jì)效益的方法。
熱泵熱水器的優(yōu)點(diǎn)包含減少加熱所需之天然氣與燃料用量以及減少冷凝器散熱至外界的熱污染,其應(yīng)用對象包括:中溫?zé)崴?0~60℃)需求大、冷氣需求?。ɑ虿恍枰┑膱鏊?,鍋爐用戶(補(bǔ)給水預(yù)熱),住宅、宿舍、有淋浴設(shè)施的運(yùn)動場所,醫(yī)院、旅館和溫泉區(qū)有熱水與再加熱的需求場所。
溫帶至寒帶國家由于日常生活熱水需求量大,以日本為例,家用熱水的能源消耗占家庭能源支出的30%,且大多是采用熱水鍋爐。高緯度國家對于臭氧層破壞、全球暖化等議題特別重視,因此諸如歐洲、日本等較先進(jìn)的開發(fā)國家便極力發(fā)展CO2熱泵熱水器。
由于CO2系統(tǒng)穿越了臨界點(diǎn)的熱力特性,因此在設(shè)計(jì)上有許多待突破的技術(shù),包括:
(1)由于其工作壓力高于傳統(tǒng)許多,而且吸排氣的壓差與溫差皆頗大,因此壓縮機(jī)之各部零件的機(jī)械結(jié)構(gòu)、壓縮室的防泄漏設(shè)計(jì)、傳動軸上的軸承選用、高壓環(huán)境的潤滑油與油路設(shè)計(jì)、吐出口部位的排氣閥設(shè)計(jì)等,均應(yīng)特別注意。
(2)應(yīng)用于密閉型壓縮機(jī)時(shí),耐高壓的馬達(dá)結(jié)構(gòu)、高啟動負(fù)荷的馬達(dá)選用、低馬達(dá)轉(zhuǎn)子慣性、小體積高扭矩及高效率的馬達(dá)性能等設(shè)計(jì),皆是不可忽略的。
(3)如何在小管徑、高質(zhì)量流率的CO2冷媒流動時(shí),提高熱傳效率。例如設(shè)計(jì)出高熱傳效果的管排型式與空氣流路、強(qiáng)化吸排熱風(fēng)扇的風(fēng)速與風(fēng)量等為熱交換器設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)。
(4)其他如因高壓系統(tǒng)之動態(tài)特性掌控、高壓負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)之振動噪音的防制,也是研究CO2壓縮機(jī)所需面臨之重要技術(shù)課題。
CO2所具備的高效率是有目共睹的,伴隨著加工技術(shù)的成熟,使用CO2這類高壓的自然冷媒不再是遙不可及。在保護(hù)環(huán)境的相關(guān)法令下,尋求另一解決冷媒需求的途徑是刻不容緩的。由其他國家在相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展中,不難發(fā)現(xiàn),在安全許可的考量下,使用自然冷媒可充分改善當(dāng)前替代冷媒的問題,不但提升相關(guān)技術(shù)與促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級,更重要的是使環(huán)境不再受到危害。
由于CO2系統(tǒng)穿越了臨界點(diǎn)的熱力特性,因此在設(shè)計(jì)上有許多待突破的技術(shù),包括:
(1)由于其工作壓力高于傳統(tǒng)許多,而且吸排氣的壓差與溫差皆頗大,因此壓縮機(jī)之各部零件的機(jī)械結(jié)構(gòu)、壓縮室的防泄漏設(shè)計(jì)、傳動軸上的軸承選用、高壓環(huán)境的潤滑油與油路設(shè)計(jì)、吐出口部位的排氣閥設(shè)計(jì)等,均應(yīng)特別注意。
(2)應(yīng)用于密閉型壓縮機(jī)時(shí),耐高壓的馬達(dá)結(jié)構(gòu)、高啟動負(fù)荷的馬達(dá)選用、低馬達(dá)轉(zhuǎn)子慣性、小體積高扭矩及高效率的馬達(dá)性能等設(shè)計(jì),皆是不可忽略的。
(3)如何在小管徑、高質(zhì)量流率的CO2冷媒流動時(shí),提高熱傳效率。例如設(shè)計(jì)出高熱傳效果的管排型式與空氣流路、強(qiáng)化吸排熱風(fēng)扇的風(fēng)速與風(fēng)量等為熱交換器設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)。
(4)其他如因高壓系統(tǒng)之動態(tài)特性掌控、高壓負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)之振動噪音的防制,也是研究CO2壓縮機(jī)所需面臨之重要技術(shù)課題。
電子式熱泵水加熱器”ECO Cute”使用自然冷媒CO2,這是一種高效率的水加熱系統(tǒng),這也使得該類技術(shù)越來越受重視。這個(gè)技術(shù)的制造技術(shù)重要時(shí)期-”ECO Cute”在水加熱器領(lǐng)域受到高度的期望,因?yàn)樵擃惣訜崞鞯臒嵩炊喟胧怯?、瓦斯或電力?
”ECO Cute”成為受到注目的產(chǎn)品,這是由于它在政府及工業(yè)界間的定位,它減少了CO2是保護(hù)環(huán)境產(chǎn)品,符合京都議定中的全球暖化潛勢。由于它具有高效率的優(yōu)點(diǎn),日本政府由2002年10月開始補(bǔ)助”ECO Cute”產(chǎn)品的開發(fā),所以它將會在2003年大幅度的成長。盡管”ECO Cute”的初始成本比傳統(tǒng)的電子式水加熱器高,但是主要的成本僅在產(chǎn)品研發(fā)的前五年。更進(jìn)一步來說,”ECO Cute”藉由熱泵的原理已達(dá)到高能源效率的成果(COP超卨3.0)。因此,采用”ECO Cute”的產(chǎn)品已經(jīng)可以預(yù)期可達(dá)到全球環(huán)境保護(hù)的重要目標(biāo)?!盓CO Cute”也儼然成為家電業(yè)的重要指標(biāo),它不但解決尋找新能源的問題,更使得它的發(fā)展更往前邁進(jìn)了一大步。當(dāng)日本政府于2002年10月開始補(bǔ)助”ECO Cute”的研發(fā),它就已經(jīng)大幅度的漫延開了。使用與熱泵空調(diào)的相同原理,CO2熱泵水加熱器使得由開放空間的空氣中吸收熱來加熱水更有效率。
自然冷媒CO2所具備的高效率,它具有使水加熱到90℃而不影響0、20、40、60、80、100、120、140、1000個(gè)交換單元的能力。在2001、2002、2003、2004、2005年的”ECO Cute”市場預(yù)測中,它具有保護(hù)環(huán)境的因素在內(nèi)。”ECO Cute”比過去使用氟碳化物冷媒的熱泵具有更佳的能力(傳統(tǒng)的熱泵僅能加熱到60℃)。如同熱泵空調(diào)機(jī)一般,它具有一個(gè)戶外機(jī)(熱泵單元),利用壓縮機(jī)壓縮冷媒.并有效地吸收開放空間空氣中的熱,將熱傳至熱水儲存槽加熱。
已有三家制造商制造該類熱泵系統(tǒng),包括Denso、Daikin、Sanyo。Denso提供其它制造商OEM,Daikin則制造完全屬于他們的產(chǎn)品,Sanyo則試圖拓展”ECO Cute”的多樣化商品的目標(biāo)。這些制造商努力的使”ECO Cute”的商品被稱為全電氣化商品的一部份。當(dāng)使用夜間的低成本電力,則驅(qū)動時(shí)的成本將降的更低
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大?。?span id="01fhc67" class="single-tag-height">76KB
頁數(shù): 4頁
評分: 4.6
分析了某型戰(zhàn)車的熱特性及對空調(diào)系統(tǒng)的特殊要求,介紹了作者所研制的R744空調(diào)系統(tǒng)原理樣機(jī)及初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
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評分: 4.4
熱泵熱水機(jī)組因其具有較好的節(jié)能性,日益受到熱水器市場關(guān)注,本文在制冷劑R744與R22的熱物性的對比基礎(chǔ)上,對以R744為工質(zhì)和以R22為工質(zhì)的熱泵熱水機(jī)組從理論熱力學(xué)循環(huán),機(jī)組系統(tǒng)部件及結(jié)構(gòu)、除霜控制等進(jìn)行了對比分析,并分別對以R744為工質(zhì)和以R22為工質(zhì)的熱泵熱水機(jī)組樣機(jī)在GB/T21362-2008的名義工況下進(jìn)行了測試比較,試驗(yàn)結(jié)果表明以R744為工質(zhì)的熱泵熱水機(jī)組COP比以R22為工質(zhì)的熱泵熱水機(jī)組約高5%,并且以R744為工質(zhì)的熱泵熱水機(jī)組可以實(shí)現(xiàn)65℃以上的高出水溫度。
熱泵分類
按熱源種類不同分為:空氣源熱泵,水源熱泵,地源熱泵,雙源熱泵(水源熱泵和空氣源熱泵結(jié)合)等。
原理
空氣源熱泵在運(yùn)行中,蒸發(fā)器從空氣中的環(huán)境熱能中吸取熱量以蒸發(fā)傳熱工質(zhì),工質(zhì)蒸氣經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后壓力和溫度上升,高溫蒸氣通過黏結(jié)在貯水箱外表面的特制環(huán)形管時(shí),冷凝器冷凝成液體,將熱量傳遞給空氣源熱泵貯水箱中的水。
熱泵工質(zhì)
空氣源熱泵傳熱工質(zhì)是一種特殊物質(zhì),常壓下其沸點(diǎn)為零下40℃,凝固點(diǎn)為零下100℃以下,該物質(zhì)冷的時(shí)候是液體,但很容易被蒸發(fā)成氣體,反之亦然。在實(shí)際運(yùn)行中,空氣源熱泵中傳熱工質(zhì)的蒸發(fā)極限溫度為零下20℃左右,因此5℃的環(huán)境溫度對如此低的溫度也是“熱”的,甚至下雪的溫度,比如說0℃,相比之下也是熱的,因此,仍可交換一些熱能。
原理
地球表面淺層水源(一般在1000 米以內(nèi)),如地下水、地表的河流、湖泊和海洋,吸收了太陽進(jìn)入地球的相當(dāng)?shù)妮椛淠芰?,并且水源的溫度一般都十分穩(wěn)定。水源熱泵技術(shù)的工作原理就是:通過輸入少量高品位能源(如電能),實(shí)現(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉(zhuǎn)移。水體分別作為冬季熱泵供暖的熱源和夏季空調(diào)的冷源,即在夏季將建筑物中的熱量“取”出來,釋放到水體中去,由于水源溫度低,所以可以高效地帶走熱量,以達(dá)到夏季給建筑物室內(nèi)制冷的目的;而冬季,則是通過水源熱泵機(jī)組,從水源中“提取”熱能,送到建筑物中采暖。
優(yōu)勢
與鍋爐(電、燃料)和空氣源熱泵的供熱系統(tǒng)相比,水源熱泵具明顯的優(yōu)勢。鍋爐供熱只能將90%~98%的電能或70%~90%的燃料內(nèi)能轉(zhuǎn)化為熱量,供用戶使用,因此地源熱泵要比電鍋爐加熱節(jié)省三分之二以上的電能,比燃料鍋爐節(jié)省二分之一以上的能量;由于水源熱泵的熱源溫度全年較為穩(wěn)定,一般為10~25℃,其制冷、制熱系數(shù)可達(dá)3.5~4.4,與傳統(tǒng)的空氣源熱泵相比,要高出40%左右,其運(yùn)行費(fèi)用為普通中央空調(diào)的50%~60%。因此,近十幾年來,水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在北美及中、北歐等國家取得了較快的發(fā)展,中國的水源熱泵市場也日趨活躍,使該項(xiàng)技術(shù)得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用,成為一種有效的供熱和供冷空調(diào)技術(shù)。
地源熱泵是一種利用淺層地?zé)豳Y源(也稱地能,包括地下水、土壤或地表水等)的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)設(shè)備。地源熱泵通過輸入少量的高品位能源(如電能),實(shí)現(xiàn)由低溫位熱能向高溫位熱能轉(zhuǎn)移。地能分別在冬季作為熱泵供熱的熱源和夏季制冷的冷源,即在冬季,把地能中的熱量取出來,提高溫度后,供給室內(nèi)采暖;夏季,把室內(nèi)的熱量取出來,釋放到地能中去。通常地源熱泵消耗1kWh的能量,用戶可以得到4kWh以上的熱量或冷量。
高溫空氣能熱泵從字面來理解是指制熱出水溫度高于60℃(即:高溫?zé)崴┗虺鲲L(fēng)溫度能夠達(dá)到 80 ℃以上的熱泵(即:高溫烘干熱泵)。相對今天市場上熱銷的常規(guī)熱泵而言,常規(guī)熱水溫度一般是55℃以下,而新一代高溫空氣能熱泵可制取高達(dá)85℃左右的高溫?zé)崴?,能夠運(yùn)用于電鍍,巴氏消毒,屠宰,玻璃清洗,印染等行業(yè)。
工作原理
高溫空氣能熱泵工作原理是:利用逆卡諾循環(huán)原理,通過自然能(空氣蓄熱)獲取低溫?zé)嵩?,?jīng)系統(tǒng)高效集熱整合后成為高溫?zé)嵩?,用來?供)暖、干燥或供應(yīng)熱水。
優(yōu)點(diǎn)
高溫空氣能熱泵的四大優(yōu)點(diǎn):第一,節(jié)能,有利于能源的綜合利用,高溫空氣能熱泵是把空氣中的低溫?zé)崮芪者M(jìn)來,經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮后轉(zhuǎn)化為高溫?zé)崮?,其?jié)能效果相當(dāng)顯著;第二,有利于環(huán)境保護(hù);第三,冷熱結(jié)合,設(shè)備應(yīng)用率高,節(jié)省出投資,第四,因?yàn)樗请婒?qū)動,調(diào)控比較方便。相比電鍋爐,可以節(jié)約50%以上的電力消耗,而且減少了經(jīng)常更換電熱管的麻煩;相比傳統(tǒng)煤鍋爐和燃油鍋爐,無污染,無排放,安全,省去了每年例行的安檢,省去了專業(yè)的鍋爐工,全自動控溫,運(yùn)行費(fèi)用也大幅降低50%以上。高溫?zé)岜媚軌蛲瓿赡撤N特殊領(lǐng)域供熱供冷需求的熱泵。一般來講,高溫空氣能熱泵采用專門的熱泵壓縮機(jī),特殊的制冷劑及系統(tǒng)。
相信現(xiàn)如今人們都希望過上舒適健康的生活,而當(dāng)前生活中應(yīng)用的地源熱泵是比較高檔的保暖設(shè)施,地源熱泵在家庭中使用可以較好的提供暖氣。那么,地源熱泵有什么優(yōu)勢呢?下文為大家具體分析。
地源熱泵功率—地源熱泵優(yōu)缺點(diǎn)的原理介紹
地源熱泵是利用淺層地能進(jìn)行供熱制冷的新型能源利用技術(shù),熱泵是利用逆卡諾循環(huán)原理轉(zhuǎn)移冷量和熱量的設(shè)備。地源熱泵通常是指能轉(zhuǎn)移地下土壤中熱量或者冷量到所需要的地方,通常都是用來做為空調(diào)制冷或者采暖用的。地源熱泵還利用了地下土壤巨大的蓄熱蓄冷能力,冬季把熱量從地下土壤中轉(zhuǎn)移到建筑物內(nèi)部,夏季再把地下的冷量轉(zhuǎn)移到建筑物內(nèi)部,只是冬夏兩季工作的溫度范圍不同而已。
地源熱泵功率—地源熱泵優(yōu)缺點(diǎn)的優(yōu)缺點(diǎn)介紹
對于垂直式埋管系統(tǒng),其優(yōu)點(diǎn)有。較小的土地占用,管路及水泵用電少,其缺點(diǎn)是鉆井費(fèi)用較高;對于水平式埋管系統(tǒng),其優(yōu)點(diǎn)有:安裝費(fèi)用比垂直式埋管系統(tǒng)低,應(yīng)用廣泛,使用者易于掌握,其缺點(diǎn)有:占地面積大,受地面溫度影響大,水泵耗電量大。
地源熱泵功率—地源熱泵優(yōu)缺點(diǎn)的結(jié)構(gòu)介紹
地源熱泵系統(tǒng)的組成部分。地源熱泵系統(tǒng)由以室外系統(tǒng),室內(nèi)系統(tǒng),機(jī)房系統(tǒng)三部分組成。也就是我們經(jīng)常說的地源熱泵空調(diào)三合一。地源熱泵系統(tǒng)的室外系統(tǒng)地源熱泵系統(tǒng)的室外系統(tǒng)主要由地埋管,地埋管填料,組成。 地埋管是室外地下?lián)Q熱器,就是降水通過地埋管在地下循環(huán),在底下進(jìn)行熱交換。 地埋管填料是地埋管的輔助材料,是為了讓地埋管能夠更好的在底下達(dá)到換熱的效果。地源熱泵系統(tǒng)的室內(nèi)系統(tǒng)地源熱泵系統(tǒng)的室內(nèi)系統(tǒng)中包含連接水管,電動二通閥門組件和風(fēng)機(jī)盤管(空調(diào)),以及地暖組成。 連接水管主要的作用是進(jìn)行熱水和冷水的輸送。
地源熱泵是一種家庭生活中應(yīng)用逐漸普及的一種取暖設(shè)施,使用地源熱泵可以較好的改變?nèi)藗兩钯|(zhì)量。上文中講解了地源熱泵的一些特性,感興趣的朋友們可以參考本文介紹,詳細(xì)了解地源熱泵的知識。
一、 定義上的區(qū)別:
地源熱泵和水源熱泵在概念上來講主要是針對系統(tǒng)所說的,也就是地源熱泵系統(tǒng)和水源熱泵系統(tǒng),而不是針對主機(jī),有很多人在這方面有誤解,換句話說地源熱泵主機(jī)和水源熱泵主機(jī)是一樣的主機(jī)。
而我們通常所說的地源熱泵或者水源熱泵就是指主機(jī)源水側(cè)水源的來源。 如果是地源熱泵的話,那么他的水源來源于地下埋管的閉式環(huán)路,源水側(cè)的水通過地下埋管與地下進(jìn)行熱交換,而不發(fā)生物質(zhì)交換,這就是我們通常所說的地源熱泵,歐美的表示方法為geothermal-heatpump。
水源熱泵區(qū)別于地源熱泵的就是源水側(cè)水源直接取自地下水或者江水或者海水等,它是一種開式的型式,水被直接拿來取熱或排熱并按要求排放回原取水點(diǎn),只是利用了自然界水中的能量,這樣的形式就稱為水源熱泵了。
二、 簡理解單的區(qū)別:
1:地源熱泵是室外打孔,占地面積比水源熱泵要大
2:水源熱泵是室外打水井,但現(xiàn)在政府對打井審批比較復(fù)雜(水源熱泵是需要打井的,通常都需要水務(wù)局批準(zhǔn)。),而地源熱泵國家不需要相關(guān)的審批手續(xù)
3:地源熱泵比水源熱泵室外部分投資要高
所有的淺層低溫能熱泵都統(tǒng)稱為:地源熱泵
地源熱泵分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。
你所說的地源熱泵應(yīng)該是指土壤源的。
“地源”和“水源”的區(qū)別主要是介質(zhì)不同,設(shè)計(jì)和施工方法也不同。
土壤源熱泵也是閉式系統(tǒng)的一種,主要是在建筑物周圍的地下鋪設(shè)地耦管,封閉的管內(nèi)流動介質(zhì)與建筑物內(nèi)部完成熱交換。
水源熱泵是開式系統(tǒng)的一種,地下水或地表水經(jīng)過換熱器提取熱量。
地源熱泵用地埋管收集土壤中的熱量 水源熱泵用地下水收集水體中的熱量 兩者原理類似,實(shí)際設(shè)計(jì)溫度,載冷劑和閥部件有一定區(qū)別,因?yàn)榈叵滤疁囟容^高,可直接作為載冷劑。而地埋管出水溫度較低,經(jīng)常有可能低于零度,所以常采用乙二醇溶液作為載冷劑,乙二醇濃度視最低出水溫度而定。 原理一樣,取熱源的方式不同。
水源熱泵是打井直接取地下水進(jìn)行換熱或換冷;
地源熱泵是在地下埋設(shè)很多管道,然后再在管道內(nèi)注滿水或者防凍液作為換熱介質(zhì),通過管道內(nèi)的介質(zhì)循環(huán)吸收地下的熱量或冷量。
三、 其它區(qū)別:
地源熱泵是地下閉式系統(tǒng),水源是熱泵是地下開區(qū)系統(tǒng),水源受到政府限制,還有地下水源是否長期穩(wěn)定的影響。地源則相對穩(wěn)定的多。聯(lián)系是,它們都是相同的制冷(熱)原理,只是所用的媒介不一樣。
地源熱泵包括土壤源熱泵和水源熱泵
水源熱泵包括地表水和地下水源熱泵
簡單的說地源熱泵是提取地下土壤源的溫度,水源熱泵是提取地下水的溫度,再通過組機(jī)等來達(dá)到供暖或制冷,地源熱泵要比小源熱泵貴很多,所以一般只要一個(gè)地區(qū)地下水豐富的話就會采用水源熱泵
四、 簡單的圖對比:
五、 地源熱泵的優(yōu)點(diǎn):
地源熱泵中央空調(diào)的工作原理,是充分利用了地表下土壤及水資源具有恒溫和償量大的特點(diǎn),為空調(diào)機(jī)組創(chuàng)造了一個(gè)極佳的工作條件,在制冷過程中,機(jī)組將空調(diào)空間的熱量置換出來,并帶入地下被土壤或水源所吸收,制熱時(shí)機(jī)組將地下土壤中的熱能轉(zhuǎn)換出來帶入所需采暖的空間;
由于地下土壤焓量大及選定溫度適宜,所以機(jī)組的工作效率大為提高;
其COP(能效比)值在采暖時(shí)達(dá)3.8以上,而在制冷時(shí),則高達(dá)5.2以上,與普通中央空調(diào)相比,其節(jié)能達(dá)30%-50%,從而達(dá)到了高效節(jié)能的效果;
機(jī)組在工作過程中噪音小、不耗水、不產(chǎn)生任何廢棄及污染物,環(huán)保效果顯著;機(jī)組安裝簡便,占地小免去了室外冷卻塔,使維修量極小,投資成本大為降低,是當(dāng)今最為經(jīng)濟(jì)的空調(diào)技術(shù)。
水源空調(diào)用地表水就可以,如湖泊、江河等均可 。
六、水源熱泵與地源熱泵打井的區(qū)別:
地下水源地源熱泵和地埋管地源熱泵的打井設(shè)計(jì)規(guī)則:
地源:井口間隔4米以上,采用DN32管地埋,管型U,材質(zhì)PE,井深60~180米,井口直徑160~200毫米。
水源:間隔15米以上,采用大徑單管,材質(zhì)PE,井深60~150米,井口400毫米。根據(jù)地質(zhì)條件不同每口取水井配2~15口回灌井。
地質(zhì)特點(diǎn)可以從相關(guān)部門索取,也可以先打一口研究井。
比如:若制冷量為1200KW:
地源熱泵:需要180口,100m深的地埋井,采用DN32,PE,雙U管。
水源熱泵: 需要3口,60~150m(根據(jù)地下水位,國家規(guī)定不允許超過150m)供水井,每口供水井需要3~15口回灌井(根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造決定)。
打井需要注意的問題:
最好是通過打?qū)嶒?yàn)井做熱響應(yīng)實(shí)驗(yàn),通過專業(yè)的軟件計(jì)算后得出更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)
1.根據(jù)所打試驗(yàn)井所做的水文地質(zhì)勘察報(bào)告和水資源論證報(bào)告中的內(nèi)容,出水量(與含水層厚度有關(guān),井口大小也稍有影響),回灌能力等;
2.根據(jù)所要采暖或制冷的面積,計(jì)算冷熱負(fù)荷,確定水源熱泵機(jī)組型號及數(shù)量和需水量;
3.考慮井位所在地理位置,以及氣候影響。(比如附近有河壩,雨季長短都有影響)先根據(jù)負(fù)荷算排熱量,吸熱量。在做熱響應(yīng)測試,如無條件做測試,可以按照經(jīng)驗(yàn)估算~埋管分單U、雙U、套管等形式,一般都是定制產(chǎn)品,工地上現(xiàn)做的不多,也不經(jīng)濟(jì),所以沒有井底連接的問題。
4、要是做地源熱泵的話 得坐地質(zhì)勘探,了解地下土壤溫度,一般做地源熱泵的成本造價(jià)要比水源熱泵成本高很多,用水源熱泵的話得看你那工程地下水每口井出水能達(dá)到多少噸每小時(shí),但是用水源熱泵的話得考慮回灌問題,水源熱泵回灌問題是水源熱泵良好運(yùn)行的前提,用備用井的話是考慮回灌的問題 假如每口井出水200噸每小時(shí) 但是回灌壓力大不能能200噸水都能回灌回去一般都得分2 口井或者3口井分流回灌水源熱泵的運(yùn)行取水的同時(shí),也同時(shí)回灌地源熱泵閉式系統(tǒng)不會影響水,水就在地埋管里流通,不到外面的;土層的話就目前好像沒有說有什么大的影響;弊端有啊,造價(jià)昂貴,
七、 其它考慮:
如果綠化面積或停車場面積比較大,可以考慮地源,因?yàn)榈卦葱枰^大的面積做地埋管。反之,考慮水源熱泵。還有就是地源打井部分的費(fèi)用要大大高于水源,而且有的地質(zhì)條件不太適合做地源熱泵,打井難度太大。
八、 泵的區(qū)別:
不管水源還是地源:一般兩套泵,一套給機(jī)組提供冷熱負(fù)荷的供水泵,一套用來給末端供水的空調(diào)泵
地源熱泵主要用管道離心泵根據(jù)水溫選擇泵! 立式離心泵又叫做管道泵,一般土壤源熱泵用這種的,地下水源熱泵用潛水泵地源熱泵是個(gè)空調(diào)系統(tǒng),包括冷熱源和末端部分機(jī)房部分,末端和常規(guī)空調(diào)一樣。
機(jī)房部分包括主機(jī),水泵,分集水器,地埋管,檢修井,或許如果冷熱不平衡的話,要采用冷卻塔,或者板換。
安裝就按照施工圖和施工規(guī)范,地埋部分有專業(yè)的打井公司的,橫埋管豎埋管都可以做。
大型的項(xiàng)目還是小型別墅類的,這兩種類型的在機(jī)房部分是有差別的。
A、目前市面上的地源熱泵主機(jī)按壓縮機(jī)分類,主要是由兩種類型的,一種是渦旋壓縮機(jī)的全封閉式機(jī)組,另一種是螺桿式壓縮機(jī)的半封閉式機(jī)組。該兩種的主機(jī)設(shè)備的安裝有所不同。
1)渦旋式地源熱泵主機(jī)是內(nèi)置四通換向閥門的,其蒸發(fā)器和冷凝器在制冷和制熱的情況下會自動切換,所以主機(jī)水側(cè)的管路不需要做管路切換,直接按照標(biāo)準(zhǔn)的負(fù)載側(cè)和源水側(cè)接管就可以了,當(dāng)然,所有空調(diào)的水側(cè)都需要水泵(空調(diào)泵)。
2)螺桿式地源熱泵主機(jī)是沒有內(nèi)置四通換向閥門的,所以主機(jī)的冷凍水側(cè)必須要做好水路切換,主機(jī)制冷和制熱的情況下,其蒸發(fā)器和冷凝器的作用互換,夏季時(shí)蒸發(fā)器是接負(fù)載側(cè)的,而冬季時(shí)冷凝器是接負(fù)載側(cè)的。
B、設(shè)計(jì)這塊不由你做,但地源熱泵的室外埋管部分的設(shè)計(jì)非常重要,如果你有圖紙,按圖施工就是了。地埋管施工外包就可以了。但一定要控制好,因?yàn)楝F(xiàn)在很多打井隊(duì)都是糊弄事的,做完走人,等你運(yùn)行起來發(fā)現(xiàn)問題就晚了。有幾個(gè)注意事項(xiàng),可供參考:
1)管材到場一定要做好保壓,并封住兩頭,避免雜質(zhì)進(jìn)入,因?yàn)榈芈窆芟到y(tǒng)一旦做好,就很難清理了,時(shí)間長了會降低地埋管換熱效率;
2)下管時(shí)一定要帶壓下管,一方面是為了使管子方便下放,另一方面為了防止管子做好后上?。?
3)橫埋的連接管一定要埋在距地面至少1.5米深(1.5-2m)以下,否則將來地埋管的熱損失極大,而且如果將來上面的地上有重物等,容易壓壞管子。
C、機(jī)房內(nèi)的配置其實(shí)都是水系統(tǒng)的配置,主要零配件有負(fù)載側(cè)水泵、源水側(cè)水泵、壓力表、溫度計(jì)、流量開關(guān)、Y型過濾器、定壓罐或膨脹水箱、軟接、無縫鋼管及相應(yīng)的管件、PE管及相應(yīng)的管件、電子水處理儀、自動排氣閥、集分水器、電控柜等。
其實(shí)地源熱泵安裝除了室外部分,都可以按照水冷系統(tǒng)來做。
九、 地源熱泵打井?dāng)?shù)量的確定:
1、打井的數(shù)量與地質(zhì)條件有很大的關(guān)系,粗細(xì)紗,黃土層,或卵石層、基巖層打孔的深度都不一樣的,
2、與所配的地源熱泵機(jī)組的制熱量有關(guān)系,比如:制熱量是100KW,每延米的換熱量是45W
3、上述兩個(gè)條件就能算出打井的數(shù)量來
十、地埋管:
地源熱泵埋管共分兩種,一種水平地埋,一種為垂直埋管。
規(guī)范規(guī)定:水平連接管的深度應(yīng)在凍土層以下0.6m,且距地面不宜小于1.5m。
水平地埋管普遍使用在單相運(yùn)行狀態(tài)的空調(diào)系統(tǒng)中,一般的設(shè)計(jì)埋管深度在2~4米之間,在只用于采暖時(shí),土壤在整個(gè)冬天處于放熱狀態(tài),溝的深度一定要深,管間距要大。
規(guī)范規(guī)定:豎直地埋管換熱器埋管深度宜大于20m,鉆孔孔徑不宜小于0.11m,鉆孔間距應(yīng)滿足換熱需要,間距宜為3~6m。
垂直埋管換熱器通常采用的是U型方式,按其埋管深度可分為淺層(< 30 m),中層(30~100 m)和深層(>100 m)3種。埋管深,地下巖土溫度比較穩(wěn)定,鉆孔占地面積較少,但相應(yīng)會帶來鉆孔、鉆孔設(shè)備的經(jīng)費(fèi)和高承壓埋管的造價(jià)提高。
來源:地源熱泵服務(wù)聯(lián)盟