热泵供暖（精选九篇）
热泵供暖 篇1
中央明确提出了节能减排的战略并出台一系列的政策法规，为各省明确规定了年度节能减排指标以及完不成指标相应的责任，这是我国首次以责任和立法的角度关注节能减排。
为什么要节能呢?由于国家能源价格不合理，而且大家用能源的时候并不知道能源的成本，烧一吨煤国家要投资1万块钱，建筑节能效能是7亿吨，如果我们节省1亿吨的话，国家会节省1万亿的投资。
山东今年夏天有这么一件事，所有的建筑和工厂每周只供两天的电，每天是早上10点钟停到中午12点，晚上是5点钟停到11点，而且所有经过山东省拉煤的车，警察不能罚款，如果谁罚款就地免职。为什么这样呢?除了能源的开采涉及到一系列的问题，我们国家的煤虽然很多但是运不出来，所以山东省就出了如此下策。建筑节能对我们的生活非常重要，不要等能源缺乏的时候再去节约，最好防范于未然。
我们国家很重视建筑节能，重视的是什么呢?重视的是专家教授，实际上在我们国家节能技术里面不缺专家教授，缺的是优秀的建筑工人。我在北京和山东很多地方都发现这个楼做完保温以后脱落了。技术并不落后, 但是楼宇脱落以后, 就造成这个建筑不可修复。
建筑节能意义重大，如果是拉动内需的话，我们国家建筑节能的市场是4万多亿，现在符合建筑节能标准的是5%，城市建筑是200亿平方米，如果达到建筑节能标准是每平方米需要200元，那就需要400多亿元，前景非常广阔。
空气源热泵技术攻克三大技术难题
空气源热泵技术自1908年美国人凯利发明以来，一直是用于制冷领域。自上世纪70年代第一次世界能源危机，欧洲一些国家把它用于制热和城市供暖，并取得了一些应用成就。但因受到热泵制热三大技术瓶颈：结霜——低温启动困难——低衰减的制约，因此一直不能实现在亚寒冷地区的商业应用。
为解决热泵的上述三个技术难题，热泵技术人员采取了迂回战术，利用热泵原理从水中和土壤中取热，因此热泵制热在亚寒冷地区都只能从土壤中取热，这就是当今如火如荼的水源热泵和地源热泵，二者皆统称为土壤源热泵。而对空气中所蕴含的来自于太阳的巨大能量，业界却只能望能叹哀。
济南艾嘉热泵技术公司针对热泵制热的三大世界性技术难题，经过四年的研发和科技攻关，先后投入了近千万元研发经费，先后研制发明了蓄能化霜技术，双级柔性耦合技术并创立了系统增焓理论。这些技术和理论的系统应用彻底的解决了空气源热泵冬季制热和供暖的世界性三大技术难题，攻克了空气源热泵制热的技术瓶颈，向传统的供暖技术和供暖模式提出了挑战。
热泵供暖 篇2
2017-05-31空气源热泵供暖北京“煤改电”中，空气源热泵如此之大的安装量在世界范围内都属首次，其一举一动可谓万众瞩目。作者希望通过这个栏目，普及空气源热泵供暖知识，采用通俗的语言面对所有读者，提高认知度，解答热点问题。作者：邓有源 中国热泵产业联盟特聘专家
1、空气源热泵供暖系统类型有哪些？
空气源热泵供暖的系统类型分为四大类：（1）空气源热泵+散热器（暖气片）；供水温度一般在55℃左右。（2）空气源热泵+风机盘管；供水温度一般在45℃左右。（3）空气源热泵+地面辐射供暖；供水温度一般在35℃左右。（4）空气源热泵直接冷凝式供暖（包括热风机、无水地暖等，目前这种类型应用相对还比较少）。
2、空气源热泵与几种末端组合，各自有什么特点？
（1）空气源热泵+散热器
优点：替代简单，可直接替代原有锅炉热源；与直接电供暖方式相比，节能效果显著；与电锅炉供暖方式相比，节约了电力增容费用。缺点：高温供暖，室内升温慢，热舒适性差，占有一定的空间。（2）空气源热泵+风机盘管
优点：房间升温较快；每个房间的风机盘管风机独立控制，有利于行为节能；供水温度比散热器低，空气源热泵能效比高，运行费用较省；系统简单、安装灵活方便；系统可一机两用，冬季供暖，夏季制冷，对于夏季有制冷需求的用户，综合初投资费用更低。缺点：舒适性略差，会有轻微噪音，会损失部分电量。
（3）空气源热泵+地面辐射供暖
优点：节能、运行费用低；舒适性高；系统具有一定的蓄热功能，热稳定性好，能有效抵消空气源热泵极端天气时的制热功率波动，使系统运行更稳定、可靠。缺点：既有建筑改造会破坏原有地面；对于楼房建筑还会降低房间高度；如出现施工质量问题，维护困难。
（4）空气源热泵直接冷凝式供暖的方式（热风机）
优点：系统简单，安装维护方便，故障率低；节能性高。缺点：舒适性差；有轻微噪音。
3、运行费用的高低与末端组合有关吗？
运行费用的高低与末端组合有很大关系，同样的热泵设备，用散热器方式费用最高，风机盘管排序为次，地面辐射供暖费用最低。该组数据可供参考：地面辐射供暖模式：供水温度35℃，运行费用15.84元/m；风机盘管供暖模式：供水温度45℃，运行费用19.20元/m；散热器
22供暖模式：供水温度55℃，运行费用22.88元/m。
24、空气源热泵供暖系统末端如何选择？
对于新建建筑，优先选择地面辐射供暖形式；既有建筑改造可选用散热器或风机盘管两种形式；如果散热器已经老旧或者新增数量较多，建议选择低温风机盘管形式。
风机盘管供暖末端冬天通热水可以供暖，夏天通冷水可以制冷，也简称两用末端。风机盘管供暖末端可上部设置（顶挂式），也可下部设置（落地式），建议采用下部设置（落地式）。选择落地式应注意事项：落地式下进风上出风专用风机盘管；落地式下进风侧出风专用风机盘管。
5、空气源热泵热水地暖系统选型与现行标准有什么区别？
（1）地暖管外径宜小（DN13mm）；（2）地暖模块管道间距宜100mm左右；（3）地暖模块厚度不宜小于30mm；（4）地暖管铺设长度范围为80m～100m；（5）进水温度适合45℃左右，供回水温差为5℃。
6、空气源热泵主机设备的类型有哪些？
空气源热泵种类繁多，按不同的划分标准，会有不同的名称。一般有以下几种分类方法：（1）按热泵功能划分：单热型空气源热泵、单冷型空气源热泵、冷暖一体型空气源热泵和冷、热、热水三联供空气源热泵。
（2）按是否用循环水向房间送能划分：热泵热水机、热泵热风机、热泵无水地暖机，目前市场绝大多数空气源热泵设备还是热泵热水机。
（3）按热泵供水温度划分：高温出水型空气源热泵（供水温度55℃）、普通型空气源热泵（供水温度45℃）。
（4）按热泵工作环境温度划分：低温型空气源热泵、普通型空气源热泵。（5）按是否有变频功能划分：定频机、变频机。
（6）按热泵机组的集成度划分：整体机、分体机。整体机就是整个空气源热泵就一个机器，循环水泵、膨胀罐等都被集成到热泵中；分体机就是空气源热泵分成室外机和室内机两部分。
7、如何确定热泵容量？
供暖季土壤源热泵系统运行分析 篇3
关键词：土壤源热泵；运行模式；能耗
一、引言
地下土壤温度一年四季相对稳定（约为12～20℃），冬季比外界环境空气温度高，夏季比环境温度低，是很好的热泵热源和空调冷源；因此，土壤源热泵的性能系数较高，系统运行性能较稳定，具有明显的节能效果。土壤有较好的蓄能特性，冬季从土壤中取出的热量在夏季可通过地面向地下的热传导或在制冷工况下向土壤中释放的热量来得到补充，土壤源热泵“冬取夏灌”的这种能量利用方式在一定程度上实现了土壤能源资源的内部平衡。埋地盘管无需除霜，减小了融霜、除霜的能量损失。土壤温度相对于室外气温具有延迟和衰减性，因此，在室外空气温度处于极端状态，用户对能源的需求量处于高峰期时，土壤的温度并不处于极端状态，而仍能提供较高的蒸发温度与较低的冷凝温度，从而可获得较高的热泵性能系数，提供较多的热量与冷量。土壤源热泵根据埋地换热盘管地下敷设形式的不同及是否有辅助冷热源而可分为闭式系统、开式系统、直接膨胀式系统及混合式系统。
本文对土壤源热泵系统中的热泵机组、地下埋管换热器等分别进行建模，并采用EnergyPlus软件计算建筑物负荷，建立了土壤源热泵系统仿真模型，基于仿真模型分析了土壤源热泵系统的运行模式。
二、土壤源热泵系统
（一）系统的部件仿真模型。（1） 热泵机组仿真模型。热泵机组是土壤源热泵系统的重要组成部分，根据下式和样本资料可以拟合热泵机组的制热量和耗电量：
（2）U型地埋管仿真模型。地埋管换热器根据其埋管方式的不同主要分为水平埋管和垂直埋管两种方式，其中垂直埋管换热器可分为套管式地下埋管换热器及竖直U型管地下埋管换热器，垂直U型管地下埋管换热器通过地表下竖直钻孔中U型管内的流体流动与土壤进行换热，竖直钻孔用封井材料填实。垂直U型地埋管换热器的模型模拟为两种，一种为解析解，即假定条件，对U型地埋换热器的实际传热过程进行简化，根据传热方程得出方程的解析解，再通过修正参数对理论计算的结果进行修正。另一种为数值解，根据能量平衡方程和边界条件建立传热过程的偏微分方程，并对方程进行离散，采用有限元或有限差分的方法求出传热量和温度分布。已有的地下埋管换热器的模拟方法包括了：Ingersoll，kavanaugh、Shonder和
Beck等方法。
圆柱源理论由Carslaw和Jaeger提出，Ingersoll等人对其作了近一步阐述。该模型将U型埋管等价于一根圆管，该模型可直接得到圆柱孔洞壁面与土壤远边界之间的温差，其恒定热流情况下的圆柱源分析解为：
（二）工程实例分析。（1）屋面：预制钢筋混凝土楼板，加50mm厚水泥蛭石板保温；（2）外墙：37砖墙，内刷防瓷涂料；（3）内墙：24砖墙；（4）窗：双层铝合金窗；（5）门：单层木质内门
该系统的设计参数如下，冬季室外空调计算温度-9℃，相对湿度64%。冬季室内设计参数：正常运行时，室内温度20℃，相对湿度40%。热泵机组额定制冷量9kW，制热量11kW，压缩机的额定功率3.02kW，制冷实用工况冷却水流量1.15～1.60
m3/h，制热实用工况冷冻水流量0.92～1.28m3/h。所设计的U型地下埋管换热器的总长为220米，地下埋管的深度为55m，钻孔为2个，参数如下所示，通过仿真软件建立仿真模型。
（三）系统运行性能计算分析。按照上述计算公式，热泵机组性能系数COP值为3.12，地下埋管吸热总量为12477kWh。
结论：本文根据某一工程建立了土壤源热泵系统仿真模型，在冬季供暖工况下，对系统的运行模式进行了研究，可得热泵机组性能系数COP值为3.12，地下埋管吸热总量为12477kWh。
参考文献：
地源热泵供暖空调技术探析 篇4
全球环境变暖,生态环境的恶化,保护人类共有的生存家园是迫在眉睫的大事,越来越多的国家利用可再生能源来供暖。目前,能耗已占建筑总能耗的百分之五十五的采暖和空调系统,在夏季,大多数电网负荷高峰期时用于空调制冷的电大约有三分之一,所以导致时常发生拉闸限电的事情。在2010年,根据调查发现, 建筑运行能耗约占总能耗的百分之三十, 所以搞好供暖系统的节能非常重要。利用地源供暖成为建筑工程中供暖空调技术发展的方向,和传统的能源想比,这种供暖空调更加的清洁,更加节能,而且不受地理位置和气候的影响,所以慢慢的在全国使用。
1地源热泵技术的概念
地源热泵技术是指使用地下的岩石作为稳定的蓄热体,将地下浅层热资源, 通过少量的高位能源,将低温位能向高温位能转移,以实现冬季取热储冷,夏季取冷储热的高效节能系统,地源热泵技术在现在来说是效率最高,对环境影响最小, 兼有生态效益和社会效益的供暖空调技术,是新世纪的“绿色空调技术”。地源热泵供暖空调技术分为地下水热泵系统、土壤源热泵和地表水热泵系统三种,这三种地热源的工作原理和工作方式是不一样的。地下水热泵系统是一种利用地下水水源热泵机组成空调系统制备,产生热源和制冷,然后要实现空间里的气温调节就要通过空调末端设备的水体为低位热源的系统形式;土壤源热泵是把大地当作热源,要和大地进行冷热交换,就必须把热泵的换热器埋在地下;地表水热泵包括二个系统:闭路系统和开路系统,地表水热泵的优点是造价低、能量消耗低、使用期长、运行成本低。
2地源热泵供暖空调技术的现状
从20世纪80年代开始,地源热泵供暖空调技术在我国开始研究,而且最近几年,这项技术成为了一个热点的研究课题,而且在工程建筑中开始运用地源热泵技术,地源热泵的相关产品得到了大量的生产,涌起了供暖节能的浪潮。 在我国的一二线城市,比如北京,上海等地源热泵系统应用面积占全部市场余额的百分之三四十,而且目前有超过70家厂家在生产地源热泵相关产品,大部分都集中在一线城市,这说明地源热泵供暖空调技术得到了大家的注意,市场潜力是无穷的。而且地源热泵在全国是有需求的,有很高的适用性,对于南方来说,夏季有制冷需求;北方冬季供暖;特别是在条件相对来说比较差,不能用电、 气、煤等来制冷供暖的地方来说,地源热泵供暖空调技术应用面就更加大了。
3地源热泵技术的优点
3.1管理方便,占地面积小
地源热泵供暖空调技术不用冷却塔,没有锅炉房和另外的室外设施,不用煤场和渣场所以省去了很多占地面积, 节省的空间,附加的经济效益更大,而且使工程的外部形象得到的改善和提升。 因为地源热泵的高质量,减少的维修费用;不用专门的人员去看守,节省了人力成本;而且其独立计费,分户计量的方式,便于业方对系统的管控。
3.2节能,环保,污染少
地源热泵供暖系统不用锅炉,不排放燃烧物,降低了二氧化碳等温室气体的的排放量,减少了污染,保护了环境。 在夏季的时候,把热量转移到地下来制冷,没有把温室气体排放到空气中,降低的温室效应和热岛效应,使全球环境朝着可持续方向发展。
3.3运用安全,灵活
地源热泵空调供暖空调技术运用时非常灵活,热泵机组设施可以安置到任何地方,便于节约空间,所以可用在新建工程,改建或者扩建工程项目。地源热泵系统不用煤气,没有储油罐,安全,卫生。
3.4运行成本低
基于高效节能的特征所以地源热泵供暖空调技术的运行成本低,安全可靠, 维修费用低,使用期限长,对比传统的空调来说,其成本费用大大降低。而且地源热泵是自动化的设备,不用有专门的人员的看守、操控。调查发现,相对于传统的空调系统地源热泵的成本费只需要他的一半。
4地源热泵技术在国内发展中存大的障碍
4.1运行资金不足
地源热泵供暖空调技术能够节能环保,所以技术要求比较高,在应用过程中投资比较高,房地产开发商在这种高成本的前提下,不愿意投入太多资金建造这个系统。而且政府政策支持力度不足,财政补贴少,所以地源热泵技术的在国内发展存在局限性。应该设立专项基金,来推广这项技术。
4.2技术研究不深
地源热泵是新兴的科学技术,国内对这项技术没有规范的标准,在科研上存在问题还有待于突破,缺乏评估体系对其有效性进行评估。
4.3生产技术可靠性不高
虽然在我国已经有不少于15家的厂家在生产地源热泵的相关产品,但由于没有正确的评估体系对其进行检测,所以产品的质量和性能还不足以让人放心。许多地源热泵在进行生产之前,没有经过专业人员进行严格的设计、计算,导致生产出的产品失效。而且生产的热泵机型号少, 不能满足国内现阶段工程的需求量。
4.4宣传不到位
地源热泵技术运用过程出现障碍,还有一个原因是技术没有得到广泛的宣传。 目前只有少数科研单位掌握了地源热泵这项技术含量高的技术,还有很多设计院了解这个技术。各个专业和领域的人们应该相互配合,共同参与技术的研发和使用中去。
5结语
可再生资源的使用,是我国坚持可持续发展国策的体现。而且我国地大物博, 有着丰富的地热资源,所以应该合理开发,高效率的利用地热资源,减少环境污染,保证环境作出大的贡献。
摘要：利用土壤、地表水和地下水等地表浅层的地源热泵,是夏季制冷以及冬季供暖的空调系统,相对比传统的空调系统地源热泵供暖空调技术因全年恒定的地源温度,所以其有较高的运行效率。地源热泵的经济竞争性还是有待考究的。文章首先对地源热泵技术的概念进行了描述,分析了地源热泵供暖空调技术的现状,阐述的地源热泵技术的优点,同时分析了地源热泵技术在国内发展中存在的障碍。
热泵供暖 篇5
关键词：工业余热热泵,冬季供暖,实际应用
我国是一个复员辽阔的国家, 国土跨越了数个经纬度, 在偏北的地区有着明显的四季变化。每到了冬季, 北方地区的气温非常低, 这就需要采取供暖措施, 以此来保证居民的正常生活。当前, 我国冬季供暖主要是采用采暖炉的方式来集体供暖, 通过燃烧煤炭资源来产生热量, 而煤炭资源也成为了我们赖以生存的重要能源。
1 采取工业余热热泵技术进行冬季供暖的重要性分析
我国当前的供暖方式虽然能够很好地满足人们的日常生活, 让人们可以在寒冷的冬季享受到温暖。可是, 这种供暖方式却是不可取的。在我国的能源结构中, 煤炭资源是最重要的能源, 占我国能源的绝大部分。而这其中, 供暖用煤占有很大的比重。由此可见, 我国的当前供暖方式十分耗费能源, 这与我国倡导的可持续发展战略是相违背的。不仅如此, 随着科技的进步, 人们已经可以更为精炼地提取出煤炭能源中的不同原料, 这些原料也成为了众多领域不可缺少的原料。然而, 我国的供暖只是单纯地消耗煤炭资源, 也就是说, 我国根本没有充分利用好煤炭资源, 这对我国的经济发展是不利的。与此同时, 在大量燃烧煤炭时还会产生大量的废渣和废气, 这些都严重污染了环境, 对人们的身体健康有着巨大的阻碍作用, 改变这种供暖方式是必然的。
我国的工业生产中存在很多的工业热水, 这些热水温度大约在30℃左右, 而这些热水通常是被冷却后处理掉, 造成了极大的浪费, 将这些热量充分利用才符合我国可持续发展的要求。通过采用热泵可以将热量提升, 将环境质中贮存的低位能量转化成高温的高位能量然后加以利用。当前, 我国的热泵应用范围还较小, 一般应用在土壤源热泵和水源热泵, 而工业生产过程中的余热却没有很好地利用, 造成了极大的浪费。因此, 通过工业余热热泵进行冬季供暖是具有可行性的, 并且具有无污染, 节约能源等优点, 是重要的供暖方法, 且也是今后供暖的发展方向之一。
2 余热热泵的节能与环保分析
水源热泵机组主要由蒸发器、压缩机、膨胀阀与冷凝器构成的。蒸发器使经节流阀流人的制冷剂液体蒸发, 以吸收被冷却物体的热量, 达到制冷的目的;压缩机起着压缩和输送循环工质从低温低压处到高温高压处的作用, 是热泵系统的心脏;膨胀阀对循环工质起到节流降压作用, 并调节进入蒸发器的循环工质流量。冷凝器将从蒸发器中吸收的热量连同压缩机做功消耗所转化的热量传递给冷却介质, 达到制热的目的;根据热力学的第二定律, 压缩机所消耗的功起到了补偿的作用, 使得循环工质不断地从低温环境中吸热, 并向高温的环境放热。
本文所利用的热量主要是来自工业生产过程中的废热, 这部分的热量会给环境带来热污染, 同时, 还造成很大的浪费。依照有关的统计资料, 城市社区产生的废热当中, 有百分之四十是含在污水当中, 北方地区的城市原生污水冬季水温一般在10到17℃, 水温受气候影响比较小, 变化的幅度也不大, 比较适宜作为热泵的热源。冶金、电力、化工、钢铁、制药、食品加工等行业, 生产工艺过程中都是需要加热的, 同时又会产生大量的余热, 通过冷却水或者风排人大气, 还有一些热量随着废水排出。这些工业余热数量巨大, 温度也比较高, 是有非常高的利用价值, 可以通过热泵提高温度用来供热或者回用于工艺, 节能空间非常大。
3 工业利用余热热泵冬季供暖的经济与环境效能分析
工业将余热热泵充分利用起来, 将产生的工业热水和热气充分吸收, 并将其有效转化为热能为人们所用是非常有必要的。除了技术上可行以外, 其还具有经济和环境效能, 具体说来, 主要反映在以下几点:
3.1 绿色环保、效益显著
使用工业的余热水加高温水源热泵取代燃煤锅炉可以取得很好的环保效与经济效应, 这样, 不仅可以减少燃煤锅炉的废气、废渣对周边环境的污染, 还可以除掉燃煤的贮煤场地费用、运输费用、灰渣的运输、除尘费用、排放处理费用等等。同时解决这类30到600C之间的余热水排放对环境造成的热污染的问题, 经过此方案后炉冷却循环水的温度下降为33到38℃, 这样就可以大大改善炉体冷却循环水的工况。
3.2 经济节能、余热利用
使用高温的水源热泵机组可以直接回收利用地热尾、低温的水地热水和其它各种温度在30到60OC之间的中低品位余热的资源, 从根本上可以解决这余热资源不能被热泵机组直接回收利用的现状。机组制热工况出水温度可以依照用户的需求来调节, 最高的出水温度可以达到90OC, 这样可以满足不同的用户供暖、制备生活热水的需要, 高温的水源热泵取代燃煤锅炉进行冬季供暖并不需要改造供暖末端和已有的供暖管网, 这样就把原有的资源起到最好的利用。能源利用率的提高, 投入1KW的电能可以得到3.5KW以上的高品位热能, 同时, 运行的费用和常规的方式相比也更加的节约。
3.3 性能稳定、安全可靠
高温的水源热泵在运行中, 自动化程度比较高, 这样就可以方便操控, 同时可以减少运行的人员, 也没有压力容器的存在, 安全性能又好。因炉体冷却循环水温度比较稳定, 热泵供热为连续的供热温度恒定, 人体的舒适又感好。机组的体积也小, 也可以灵活安置在任何地点, 又能节约空间。
3.4 一机多用、节约资金
在该项目中, 利用高温的水源热泵来为冬季供暖, 还可为夏季制冷。尚有320KW的制冷能力, 可约可以为4000mz的普通建筑物提供夏季供冷, 这样, 就可以一机多用。从而就可以减少中央空调系统的重复投资, 也大大提高了设备的利用率。
总之, 将工业热水和热气充分利用起来, 通过余热热泵来对居民进行冬季供暖, 可以将原本废弃不用的工业余热变废为宝, 充分发挥了其价值, 还大大节约了我国的煤炭资源, 且极大的保护了生态环境, 是非常值得提倡的供暖方式。因此, 一定要加大对热泵冬季供暖技术的研发力度, 使其能够在不久的将来造福人类。
4 结论
工业生产中的废水和废气具有大量的热量, 通过将其转化为热能是非常有必要的, 其具有节能环保、安全可靠以及节省资金等优点, 是应该大力提倡的供暖方式。
参考文献
[1]黄小云, 李豚月, 王家产等.对工业利用余热热泵冬季供暖的经济与环境效能分析与应用研究[M].北京:环境环保出版社, 2010, 5.[1]黄小云, 李豚月, 王家产等.对工业利用余热热泵冬季供暖的经济与环境效能分析与应用研究[M].北京:环境环保出版社, 2010, 5.
[2]庞文保, 白光弼, 李建科, 卢珊, 宋鸿.陕西省城市人居环境与冬季供暖气候区划[A].第十三届中国科协年会第16分会场-沿海生态建设与城乡人居环境学术研讨会论文集[C];2011.[2]庞文保, 白光弼, 李建科, 卢珊, 宋鸿.陕西省城市人居环境与冬季供暖气候区划[A].第十三届中国科协年会第16分会场-沿海生态建设与城乡人居环境学术研讨会论文集[C];2011.
[3]刘雪玲, 朱家玲.水源热泵在冬季供暖中的应用[A].全国地热 (浅层地热能) 开发利用现场经验交流会论文集[C], 2006.[3]刘雪玲, 朱家玲.水源热泵在冬季供暖中的应用[A].全国地热 (浅层地热能) 开发利用现场经验交流会论文集[C], 2006.
热泵供暖 篇6
我国工业生产企业中大部分的企业都有自备的电站, 有大量30℃左右的工业热水, 为了提高发电的效率需要把温度降低, 通常使用冷却塔冷却, 这就会造成大量的热量浪费。如果把该能量回收, 就可以节约大量的热能。热泵在实质上是热量提升的一种装置, 它的本身消耗一部分能量, 把环境介质中贮存的低位能量, 提成高温的高位能量, 从而进行有效利用。在现阶段的热泵应用主要集中在水源 (地表水、地下水、污水等) 热泵, 土壤源热泵, 而工业生产中存在的大量余热并没有加以利用, 而是直接由冷却装置冷却, 将热量排放到大气当中, 这样, 不仅仅造成了能源上的浪费, 而且还对环境产生一定的热污染。
1 余热热泵的节能与环保分析
水源热泵机组主要由蒸发器、压缩机、膨胀阀与冷凝器构成的。蒸发器使经节流阀流入的制冷剂液体蒸发, 以吸收被冷却物体的热量, 达到制冷的目的;压缩机起着压缩和输送循环工质从低温低压处到高温高压处的作用, 是热泵系统的心脏;膨胀阀对循环工质起到节流降压作用, 并调节进入蒸发器的循环工质流量。冷凝器将从蒸发器中吸收的热量连同压缩机做功消耗所转化的热量传递给冷却介质, 达到制热的目的;根据热力学的第二定律, 压缩机所消耗的功起到了补偿的作用, 使得循环工质不断地从低温环境中吸热, 并向高温的环境放热。
本文所利用的热量主要是来自工业生产过程中的废热, 这部分的热量会给环境带来热污染, 同时, 还造成很大的浪费。依照有关的统计资料, 城市社区产生的废热当中, 有百分之四十是含在污水当中, 北方地区的城市原生污水冬季水温一般在10到17℃, 水温受气候影响比较小, 变化的幅度也不大, 比较适宜作为热泵的热源。冶金、电力、化工、钢铁、制药、食品加工等行业, 生产工艺过程中都是需要加热的, 同时又会产生大量的余热, 通过冷却水或者风排入大气, 还有一些热量随着废水排出。这些工业余热数量巨大, 温度也比较高, 是有非常高的利用价值, 可以通过热泵提高温度用来供热或者回用于工艺, 节能空间非常大。
2 工业利用余热热泵冬季供暖的经济与环境效能分析
2.1 绿色环保、效益显著
使用工业的余热水加高温水源热泵取代燃煤锅炉可以取得很好的环保效与经济效应, 这样, 不仅可以减少燃煤锅炉的废气、废渣对周边环境的污染, 还可以除掉燃煤的贮煤场地费用、运输费用、灰渣的运输、除尘费用、排放处理费用等等。同时解决这类30到60℃之间的余热水排放对环境造成的热污染的问题, 经过此方案后炉冷却循环水的温度下降为33到38℃, 这样就可以大大改善炉体冷却循环水的工况。
2.2 经济节能、余热利用
使用高温的水源热泵机组可以直接回收利用地热尾、低温的水地热水和其它各种温度在30到60℃之间的中低品位余热的资源, 从根本上可以解决这余热资源不能被热泵机组直接回收利用的现状。机组制热工况出水温度可以依照用户的需求来调节, 最高的出水温度可以达到90℃, 这样可以满足不同的用户供暖、制备生活热水的需要, 高温的水源热泵取代燃煤锅炉进行冬季供暖并不需要改造供暖末端和已有的供暖管网, 这样就把原有的资源起到最好的利用。能源利用率的提高, 投入1KW的电能可以得到3.5KW以上的高品位热能, 同时, 运行的费用和常规的方式相比也更加的节约。
2.3 性能稳定、安全可靠
高温的水源热泵在运行中, 自动化程度比较高, 这样就可以方便操控, 同时可以减少运行的人员, 也没有压力容器的存在, 安全性能又好。因炉体冷却循环水温度比较稳定, 热泵供热为连续的供热温度恒定, 人体的舒适又感好。机组的体积也小, 也可以灵活安置在任何地点, 又能节约空间。
2.4 一机多用、节约资金
在该项目中, 利用高温的水源热泵来为冬季供暖, 还可为夏季制冷。尚有320KW的制冷能力, 可约可以为4000m2的普通建筑物提供夏季供冷, 这样, 就可以一机多用, 从而就可以减少中央空调系统的重复投资, 也大大提高了设备的利用率。
3 小结
总而言之, 工业企业如果利用余热热泵来冬季供暖, 那么不仅余热利用、经济节能、绿色环保、效益显著、一机多用、节约资金、性能稳定、安全可靠。因此, 工业企业利用余热热泵来冬季供暖是有一定的好处的, 应该大量提倡工业利用余热热泵来冬季供暖。
参考文献
[1]黄小云, 李豚月, 王家产等, 对工业利用余热热泵冬季供暖的经济与环境效能分析与应用研究[J], 环境环保出版社, 2010, 5[1]黄小云, 李豚月, 王家产等, 对工业利用余热热泵冬季供暖的经济与环境效能分析与应用研究[J], 环境环保出版社, 2010, 5
[2]雷顺灯, 陈明艳, 路成恩等, 关于工业利用余热热泵冬季供暖的经济与环境效能分析计算方法研究[J], 环境环保出版社, 2011, 8[2]雷顺灯, 陈明艳, 路成恩等, 关于工业利用余热热泵冬季供暖的经济与环境效能分析计算方法研究[J], 环境环保出版社, 2011, 8
[3]吴国斌, 刘艳艳, 江构呆等, 对工业利用余热热泵冬季供暖环境分析与改进对策研究[J], 环境环保出版社, 2010, 6[3]吴国斌, 刘艳艳, 江构呆等, 对工业利用余热热泵冬季供暖环境分析与改进对策研究[J], 环境环保出版社, 2010, 6
热泵供暖 篇7
中国北方地区, 冬季漫长而寒冷, 建筑供暖能耗较大, 该地区冬季主要以燃煤锅炉供暖, 能源利用率低, 环境污染严重。如果这些地区能够采用土壤源热泵供暖, 将会取得极好的节能减排效果。目前, 国外在寒冷地区单独采用土壤源热泵供暖的工程应用已见报道, 如日本北海道地区冬季比较寒冷, 该地区目前已建成单独采用土壤源热泵供暖的系统[5]。国内对寒冷地区单独采用土壤源热泵供暖的研究也有报道, 但主要用于冬季不是特别寒冷的地区。
本文所研究的系统位于黑龙江省北安市，该地区冬季非常寒冷，目前在如此寒冷地区建造土壤源热泵系统的工程应用实例还未见报道。希望通过本文的研究，能够对土壤源热泵在严寒地区的推广、应用提供借鉴。
1 实验系统介绍
实验所用的土壤源热泵系统位于黑龙江省北安市，冬季室外最低气温低于 -30℃，采暖期室外平均计算温度 -12.5℃左右，采暖期长达 200 天，地下土壤温度较低，经测试 150 米以上土壤的平均温度只有 7℃。系统主要用来为农垦北安分局的养老中心公寓楼进行冬季供暖，公寓面积为 3000m2。
根据热负荷计算，确定该系统的热泵机组额定输入功率为80KW，冷凝器侧循环泵额定输入功率为 11KW，蒸发器侧循环泵额定输入功率为 7.5KW。地埋管换热器选用 PE100 级聚乙烯管，管内径为 26mm。钻孔数量 70，钻孔直径为 180mm，孔深 100m，采用垂直单 U 型布置，各孔之间间距为 5 米，回填材料为粗砂和粘土混合，管内循环介质为乙二醇水溶液。室内散热系统采用地板辐射盘管散热器。建成后的土壤源热泵机房系统如图 1 所示。
实验数据采集系统根据测试要求自行研制。
2 实验结果分析
寒冷地区土壤源热泵系统供暖特性实验是在 1 份进行的，此时是该地区最冷的季节，因此测试数据很有代表性。实验时系统连续运行了 24 小时，每小时的数据取平均值，主要测试了地埋管换热器进、出口温度和单位孔深换热量，房间供、回水温度，热泵机组的制热功率和 COP 值。
地埋管换热器进出口温度的变化如图 2 所示，系统运行前 8 个小时内，地埋管换热器温度下降幅度较大，之后趋于平衡，24 小时内换热器进、出口温度的平均值分别为 -2.01℃和 0.35℃。
房间供、回水温度的变化如图 3 所示，8 小时之前随供水温度升高较快，之后趋于平缓。供水温度的升高和地埋管换热器出口温度的降低，机组制热功率下降速度较快，之后趋于平稳，房间供、回水平均温度分别为 40.95℃和 45.03℃。
热泵机组COP值的变化如图4所示, 由图可以看出, 机组COP值的变化趋势是一致的, 热泵机组COP值的平均值为3.02。
热泵机组COP值的变化如图4所示, 由图可以看出, 机组COP值的变化趋势是一致的, 热泵机组COP值的平均值为3.02。
通过以上的分析可以看出, 应用于寒冷地区的土壤源热泵系统, 地埋管换热器进、出口温度较低;当房间供水温度超过45℃时温升较慢, 同时热泵机组的COP值偏低。
3 结论
3.1应用于寒冷地区的土壤源热泵系统, 系统运行时地埋管换热器的进、出口温度较低, 平均值分别为-2.01℃和0.35℃, 因此循环介质要采用防冻介质。为了适当提高机组蒸发器侧出口的温度, 宜采用小温差大流量的运行模式。
3.2在前8个小时, 随着供水温度的升高和埋地换热器出口温度的降低, 机组制热功率和COP至下降速度较快, 之后趋于平稳。
3.3当房间供水温度超过45℃时温升较慢, 同时热泵机组的COP值偏低, 所以应用于寒冷地区的土壤源热泵系统, 其供水温度不宜过高。
3.4应用于寒冷地区的土壤源热泵系统, 虽然土壤温度偏低, 但机组平均COP可以达到3.02, 节能效果还是很明显的, 所以还是适合于在寒冷地区应用的。
参考文献
[1]刘正东, 陈汝东, 李, 刘士龙.土壤源热泵系统埋地换热器换热性能研究[J].流体机械, 2007, 35 (3) :63-67.
[2]KAYGUSUZ K.Experimental and theoretical investigation of a solar heating system with heat pump[J].Renewable Energy, 2000, 1:79-102.
[3]Viorel Badescu.Economic aspects of using ground thermal energy for passive house heating[J].Renewable Energy, 2007, 32:895-903.
[4]李新国, 赵军, 朱强.地源热泵供暖空调的经济性[J].太阳能学报[J], 2001, 22 (4) :418-421.
天津市首次试点空气源热泵供暖 篇8
日前, 天津在和平区兆丰路社区首次开展空气源热泵供暖试点项目, 这是天津市10个清洁能源技术示范项目建设的首个试点, 这一项目将实现污染气体零排放, 对天津改善大气环境将起到重要作用。
据市环保局大气处负责人介绍, 与供暖锅炉相比, 空气源热泵系统每年可节能近50%。与普通空调取暖相比, 节能70%, 真正实现“1度电的电量吸收3度电的热能”, 是空调效率的3倍多。另外, 如果单纯考虑用能终端的条件下, 其污染物气体可以实现零排放, 但该机组需要电力维持运转, 考虑到发电过程中污染物排放的前提, 排放出的各项污染物削减率也有72%到81%之间。
目前, 该系统在北京已经推广两年。天津南站目前也采用了该系统, 但在民用领域还是空白。这次试点周期为一年, 试点的目的是为了找出空气源热泵系统在实际使用中的优缺点, 进一步完善, 技术与功能, 以利民用领域进行推广。 (节选自天津日报)
热泵供暖 篇9
关键词：地热直供,热泵,供暖技术,应用研究
0 引言
随着我国的发展迅速, 地热采暖也不断快速发展, 在不断开发和利用地热资源的过程中, 出现一些瑕疵。如地热直供供暖后的尾水排放温度通常高达46℃, 相对常规温度偏高, 降低了地热资源使用率, 给资源造成不必要的丢失和污染环境;还有地热供暖后尾水直接排放, 未进行回灌, 污染了土壤环境, 导致地面下沉, 地下结构的稳定性受到了影响;有小部分的地热井水温度低于50℃。在应用供暖时还要升温, 如果利用传统的锅炉加热手段, 其供暖后温度仍然还能高达40℃。如果利用热泵调峰技术供暖, 不但可以将地热直供尾水的热量进行回收, 让排放水温度符合环保的要求, 而且提高了地热供暖的能力, 充分利用了地热资源。
1 改造设计
1.1 确定热指标
按照CJJ 34--2002城市热力网的设计规范, 出于对现有建筑的老式建筑的考虑, 墙内外没有保温层, 又是老式单层窗, 围护结构不稳定, 消耗能源高, 供热效果又差的特点, 因此建筑采暖供热的平均热指标为60w。
1.2 确定热负荷
现在某建设新村有供暖面积大约为68×104 m2, 包含有18×104 m2工业, 50×104m2民用。依据采取60w/m2的热指标, 根据公式Q=g×F进行计算, 在公式中的Q代表供暖设计热负荷。在建设新村的。工业中使用的是10.8MW热负荷, 民建使用的是30.0MW热负荷, 总40.8MW供热负荷。
1.3 地热井供热能力
当前新村里具有4口地热井, 其中直接供热给用户的有3口高温井, 总有290t/h的出水量 (其20t/h给予居民的用作生活热水) , 有270t/h的热水量作为供暖, 70℃的水温;1口低温井, 40 t/h的出水量, 49℃的水温。有回水温度大约49℃的高温井供热。和低温井相混合以后给热泵将热量提取。依照热井直供热量的公式:G=3.6×Q/c× (t1-t2) , 公式中, G代表热力网设计流量 (单位t/h) ;Q代表设计热负荷 (单位k W) , c代表水的比热容[单位k3/ (kg·o C) ];t1代表热力网供水的温度 (单位℃) , t2:为热力网回水温度 (单位℃) , 依据270 t/h的高温水量, 70℃至49℃的地热水供、回水温, 计算结果是6.6 MW热直供热量。 (270+40) t/h低温水余量, 49℃~25℃的水温, 8.65 MW的热量。在国内溴化锂吸收式热泵的COP值通常在1.7之间, 所以在热泵回收地热尾水后制8.65×1.7/ (1.7-1.0) =21.6MW的热量。也就是说现在有地热井四口及热泵一共制6.6+21.6=28.2MW的热量和40.8MW热负荷, 它们之间有12.6MW的差值。
公司经市地热院及相关部门之所以批准采用4眼井新打两采两灌来提高地热的水量。是因为如今地热水水量现状不良好, 不能符合供暖的条件要求。则把新井水系作为馆陶层, 通过记算, 有80t/h的出水量, 高达70℃的水量。按照80 t/h的新井出水量, 70℃水量进行计算, 430t/h的高温水量, 70℃至49℃的地热水供、回水温, 其计算结果是10.5MW地热直供热量。 (430+40) t/h的低温水余量, 49℃至25℃的水温, 其有13.1MW的热量。则有13.1×1.7/ (1.7—1.0) =32.8Mw的热量是热泵回收地热尾水后制成。10.5+32.8=43.3 MW的总热量。和40.8MW热负荷比较, 符合条件。按照上述计算可见, 32.8MW热量是需要热泵所给予。
1.4 热泵选择
经过研究决定, 其方案采取共4台, 10.5MW的单机功率的以第一类燃气溴化锂吸收式的热泵, 三台进行使用, 一台作为备用。燃气溴化锂吸收式热泵主要以燃气热能的消耗作为驱动, 燃气属于一次性能源。和以消耗二次能源电能的电压缩热泵相比较, 更加有节能的优点。同时溴化锂吸收式热泵的单机能力强, 能制出高达14MW的热能力, 目前, 电压缩式热泵的单机最大制3.5MW的热能力。方案中则要求有40.8MW的热泵热源能力才可行, 如果采取用电压缩式热泵, 12台并联, 不仅面积的占地大, 工程量的安装大, 而且调试的运行难度大, 此外, 关联到公司的有关部门电力增申请等。
1.5 内容改造
新打两对110 m3/h出水量, 70℃水温的开采和回灌井, 把原系统补水水罐当做热泵尾水罐, 其作用是存储热泵尾水, 进行回灌。建水罐1000m3一座, 并分两格, 存储600m3的地热供暖直供水, 将在低温罐南侧的空地进行创建。高度为400m, 用途是存储地热直供供暖回水, 作用是给予热泵提供水;将14Mw, 共2台的锅炉拆除, 作为热泵的新基础, 并把4台10.5MW热泵放置于此处;及时调整室内外的供暖管网;热泵的新做和热间中控系统的变换。
1.6 改造后的热源变化
包含70℃的出水温度, 430t/h的供热水量, 总5口的高温地热井;包含49℃的出水温度, 40t/h的供热水量, 直燃型溴化锂吸收式热泵4台的低温地热井, 105 MW功率的单机制热;急用备用的热源是20蒸吨燃油蒸汽锅炉共2台。经过把改造之后的供暖系统热进行平衡研究, 可以知道, 地热加高温水源热泵系统所提供的供热量值, 符合东沽小区内的采暖热负荷的需要条件。28 MW的供热量是原来有的20蒸吨锅炉2台所产生的, 但是, 在出现事故的情况下, 备用热源需要有保障性, 为整个地方的供热达到稳定和安全。
1.7 改造后的供暖工艺
在初末期的供暖地热直供的模式, 是以调节变流量的形式完成调节, 整个控制系统是按照室外的不同温度和地热井水量的调节, 进行操作供暖循环水和供水温度的调节。处于严寒期时, 启用热泵并开始进行调峰, 整个控制系统就会按照室外的不同温度, 采用调节热泵供水质的方法, 确保东沽片区供热的正常运作。实际上, 室外的均衡温度高达5℃时, 启用热泵调峰几乎不用实行, 因为地热直供的供暖基本满足村民的需要。室外有2℃~5℃的均衡温度, 地热水直供除外, 启用1台热泵。室外存在2℃~3℃的均衡温度, 同样减除地热水直供, 启用1台~2台热泵。室外有-3℃~-7℃的均衡温度, 地热水直供除外, 启用2台~3台热泵。室外有小于-8℃的均衡温度时, 把地热水直供除掉外, 启用3台的热泵。
2 节能环保效益
以天然气为主要的供暖燃料, 通过检测预算, CO开始降低, 锅炉烟气所产生的SO将减少, 排放烟尘也少。地热直供后回水梯级被运用至低于25℃时进行达标排放, 这样能有效运用地热资源, 同时环境避免了污染, 给予可持续发展社会制造充裕的条件。
3 结论
高温水源热泵的运用, 不但能减少供暖系统运行所产生的费用, 同时地热资源的使用效率有效的提高, 符合环保的要求, 减少对环境的危害。因此地热直供联合热泵供暖技术在地热供暖行业里值得大力推广。
参考文献