暖通空调热泵技术课件第710章.ppt

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1、第七章水环热泵空调系统,7.1 水环热泵空调系统概述7.2 水环热泵空调系统的组成与运行7.3 水环热泵空调系统的特点7.4 水环热泵空调系统的设计要点7.5 水环热泵空调系统的问题与对策,第七章 水环热泵空调系统,7.1 水环热泵空调系统概述,水源热泵的定义： 指以水为热源的可进行制冷/制热的一种热泵型整体式水空气或水水空调装置水环热泵空调系统由四部分组成：室内水源热泵机组（水/空气热泵机组）；水循环环路；辅助设备（冷却塔、加热设备、蓄热装置等）；新风与排风系统。,7.1 水环热泵空调系统概述,保福大厦水环热泵,7.2 水环热泵空调系统的组成与运行,6,小型的水-空气热泵机组,7.2 水环热

2、泵空调系统的组成与运行,7.2 水环热泵空调系统的组成与运行,（1）夏季，各热泵机组都处于制冷工况，向环路中释放热量，冷却塔全部运行，将冷凝热量释放到大气中，使水温下降到35以下。（2）大部分热泵机组制冷，使循环水温度上升，达到32时，部分循环水流经冷却塔。（3）当周边区的热负荷与内区的冷负荷比例适当时，排入水环路中的热量与从环路中提取的热量相当，水温维持在1332范围内，冷却塔和辅助加热装置停止运行。由于从内区向周边区转移的热量不可能每时每刻都平衡，因此，系统中还设有蓄热容器，暂存多余的热量。,7.2 水环热泵空调系统的组成与运行,（4）大部分机组制热，循环水温度下降，达到13时，投入部分辅

3、助加热器。（5）在冬季，可能所有的水源热泵机组均处于制热工况，从环路循环水中吸取热量，这时，全部辅助加热器投入运行，使循环水水温不低于13。,7.2 水环热泵空调系统的组成与运行,在何种条件下最节能节能？,7.3 水环热泵空调系统的特点,（1）水环热泵空调系统具有回收建筑内余热的特有功能。（2）水环热泵空调系统具有灵活性。（3）水环热泵空调系统虽然水环路是双管系统，但与四管制风机盘管系统一样，可达到同时供冷供热的效果。（4）设计简单、安装方便。（5）小型的水/空气热泵机组的性能系数不如大型的冷水机组，一般来说，小型的水/空气热泵机组制冷能效比EER在2.764.16之间，供热性能系数COP值在

4、3.35.0之间。（6）由于水环热泵空调系统采用单元式水/空气热泵机组，小型制冷压缩机设置在室内（除屋顶机组外），其噪音一般来说会高于风机盘管机组。,7.4 水环热泵空调系统的设计要点,7.4.1 建筑物供暖和供冷负荷（1）先要明确建筑物的分区。 图示建筑物可分为9个区。,7.4 水环热泵空调系统的设计要点,（2）计算分区热负荷与冷负荷，以便确定各分区水/空气热泵机组的规格和大小；计算建筑物热负荷与冷负荷是确定水环路的管径及循环水泵大小以及确定加热设备和排热设备大小的依据。（3）热负荷系数K建筑物中热负荷与同时存在的热负荷与冷负荷之和的比例。K只是对水环热泵系统运行工况的数学描述，不同的K值即

5、代表着不同的运行工况。水环热泵空调系统相对于常规空调系统（如风机盘管系统）来说，只有大部分时间是在节能运行区（此区按K值范围定义的）内运行时，才是节能的。,7.4 水环热泵空调系统的设计要点,7.4.2 水/空气热泵机组的选择机组型式的选择室内水源热泵机组型式主要有水平式、立式、座地明装式、立柱式、屋顶式等。机组容量的确定根据空调房间的总冷负荷和i-d图上的处理过程，查水源热泵机组样本上的特性曲线或性能表（不同进风湿球温度和不同的进水温度下的供冷量），使冷量和出风温度能符合工程设计的要求来确定机组的型号。,7.4 水环热泵空调系统的设计要点,机组容量的确定（1）确定水源热泵机组运行的基本参数。

6、（2）确定机组空气处理过程。（3）选择适宜的水源热泵机组型式与品种。（4）根据水源热泵机组的实际运行工况和工厂提供的水源热泵机组的特性曲线（或性能表），确定水源热泵机组的制冷量、排热量、制热量、吸收热量、输入功率等性能参数。,7.4 水环热泵空调系统的设计要点,7.4.3 机组风道的设计水源热泵机组均为余压型的水/空气热泵机组，因此，无论立式还是卧式机组都接有送风风管及送风口，将空气送到被调房间人们工作或居住的区域，来创造一个健康而舒适的建筑环境。（1）样本上提供的风量是与机外余压相关的。（2）机组风管多为低压小风管。（3）为了进一步防止噪声的传播，在风管上应采取消声措施。（4）建议所有的送风

7、管和回风管均应保持最短长度。（5）为了防止结露，送风管应作保温处理；（6）风管的设计应满足防火要求；要采取可靠的防火措施。（7）回风管与送风管设计相同，水源热泵机组容量小可以不设回风管；（8）应仔细选用送、回风口的形式和位置。,7.4 水环热泵空调系统的设计要点,7.4.4 加热设备如果内区的机组向环路释放热量少于周边区从水环路吸取的热量时，环路中的水温将会下降，当水温降至13时，就必须投入加热设备。目前，加热方式主要有两种：一是采用水的加热设备将外部热量加入循环管路中；二是采用空气电加热器将外部热量直接加入室内循环空气中。,7.4 水环热泵空调系统的设计要点,7.4.5 排热设备在夏季，水源

8、热泵机组全部按制冷工况运行，将冷凝热释放到环路的水中，使环路水温不断升高。当水温高于32时，排热设备应投入运行，将环路中多余的冷凝热向外排放。目前，排热方式主要有三种：,7.4 水环热泵空调系统的设计要点,7.4.6 蓄热水箱在水环热泵空调系统中常设置低温（或高温）蓄热水箱，以改善系统的运行特性，低温蓄热水箱和高温蓄热水箱的作用是完全不同的。,7.5 水环热泵空调系统的问题与对策,7.5.1 合理选择应用场所，充分体现出节能和环保效益 水环热泵空调系统中的水/空气热泵机组全年绝大部分时间按制冷工况运行的场合，与使用风机盘管系统相比，一般来说是不节能的，相应也无环保效益。因此，在我国南方一些城市

9、（如广州）从用能角度看，不宜选用水环热泵空调系统。 在建筑物有余热的条件下，水环热泵空调系统按供热工况运行时，才具有节能和环保意义。因此，在建筑物内区有余热，外区需要用热,且二者接近的场合，其节能效果才好。而且这种情况持续的时间越长的地区，越适合应用水环热泵空调系统。,7.5 水环热泵空调系统的问题与对策, 目前，建筑物内部负荷不大，常规空调热源为燃煤锅炉，上海、北京是较适合水环热泵空调系统的地区。 北方地区在建筑物内区面积大，而内区的内部负荷又大（要求北方建筑物内余热量要比南方同样建筑内的余热量大）的场合使用水环热泵空调系统是十分有利的。若建筑物内无余热或余热很小，远远满足不了外区采暖所需的

10、热量时，采用水环热泵空调系统，势必要用锅炉的高位能加热环路中的循环水，再由水/空气热泵机组消耗电能将循环水的低位热量提升到高位热量，向室内采暖，这种用能方式是十分不合理的。,7.5 水环热泵空调系统的问题与对策,7.5.2 向系统引入外部低温热源，拓宽水环热泵空调系统的应用范围只有建筑物内有大量余热时，通过水环热泵空调系统将建筑物内的余热转移到需要热量的区域，才能收到良好的节能效果和环保效益。但是，目前我国各类建筑内部余热不大，建筑物的内区面积又小。而且，常规空调热源又常为燃煤锅炉，这种情况制约了水环热泵空调系统在我国的发展。解决这个问题的途径，就是由建筑物的外部引进低温热源，以替代加热装置的

11、高位能量。,7.5 水环热泵空调系统的问题与对策,1 闭式太阳能水环热泵空调系统,7.5 水环热泵空调系统的问题与对策,2 井水源水环热泵空调系统,7.5 水环热泵空调系统的问题与对策,3 土壤源水环热泵空调系统,7.5 水环热泵空调系统的问题与对策,4 双级耦合水环热泵空调系统,7.5 水环热泵空调系统的问题与对策,7.5.3 采用混合系统，进一步提高水环热泵空调系统的节能效果和环保效益,保福大厦水环热泵,第八章变制冷剂流量热泵式多联机空调系统,8.1 概述8.2 多联机组8.3 多联空调系统类型8.4 多联空调系统中的几个关注问题,第八章 变制冷剂流量热泵式多联机空调系统,8.1 概述,变

12、制冷剂流量热泵式多联机空调系统 是指由一台或数台室外机（风冷或水冷）可连接数台不同或相同型式、容量的直接蒸发式室内机构成的热泵式空调系统，简称热泵式多联机空调系统，学术名称为VRF(Variable Refrigerant Flowrate)。商业名称很多，如VRV、MDV、MRV等。它可以向一个或数个区域供冷与供热。按低位热源的种类不同，可分为风冷热泵多联机空调系统和水冷热泵多联机空调系统两种型式。,8.1 概述,与传统的集中空调和传统的一拖多产品相比，它具有如下特点：（1）部分负荷特性良好（2）多联机空调系统具有灵活性。（3）多联机空调系统具有优异的控制系统。（4）多联空调系统还具有安装和

13、维护简单、占建筑空间小、不需要专门的机房等优点。但是多联空调系统由于管路过长、落差大也会带来管路流动阻力大的问题。在制冷工况时，配管过长使吸气压力降低，严重影响其制冷能力；吸气压力下降，过热增加，系统的EER相应也下降；配管长度影响室内、外机工作点，致使其能力降低。另外，多联空调系统的回油困难问题也不能忽略。,8.2 多联机组,8.2.1 变制冷剂流量热泵式多联机组的组成与工作原理,8.2 多联机组,8.2.2 机组中的部分辅助部件与设备（1）热气旁通回路（2）再冷却回路 在室外换热器处设置一组再冷却器。 在高压贮液器出口液体管上设置再冷却回路。 吸气管路上的气液分离器中设置高压液体盘管，实现

14、回热循环,8.2 多联机组,8.2.2 机组中的部分辅助部件与设备（1）热气旁通回路（2）再冷却回路（3）电子膨胀阀（4）四通换向阀（5）高压贮液器,8.3 多联空调系统类型,8.3 多联空调系统类型,8.3.1 风冷交流变频变容热泵多联机系统,风冷交流变频变容热泵式多联空调系统是指用室外空气作为热泵的热源与热汇，并选用交流变频压缩机的多联空调系统。变频压缩的容量调节是通过对变频压缩机的驱动电机的转速调节来实现。,8.3 多联空调系统类型,8.3.2 水冷变频变容热泵多联空调系统（1）冷却塔+传统热源+水冷热泵式多联机系统,8.3 多联空调系统类型,8.3.2 水冷变频变容热泵多联空调系统（2

15、）水/水热泵+水冷热泵式多联机系统,8.3 多联空调系统类型,8.3.3 风冷定频变容系统,8.3 多联空调系统类型,8.3.3 风冷定频变容系统,3管式热回收型多联式空调机组,8.3 多联空调系统类型,8.4 多联空调系统中的几个关注问题,8.4.1 系统的地域适应性尽管变频多联机可以大大延缓制热量随着室外温度的衰减，甚至在低于-20时也可以运行，但从供热的效率和供热的质量角度来看，在-10时出风温度已经无法充分发挥热泵的供热优势与效率，应优先选择其他更有效的供热方式。8.4.2 制冷剂管路的配管长度对其系统性能的影响热泵式多联空调系统实际配管长度为100150m，等效配管长度为115175

16、m。这是热泵式多联机能够运行的极限条件，设计时无论如何都不能突破配管长度的极限条件。,8.4 多联空调系统中的几个关注问题,8.4.3 室内外机高差对系统性能的影响（1）室外机在室内机上部（2）室外机在室内机下部,8.4 多联空调系统中的几个关注问题,8.4.4 室内机高度差对系统性能的影响8.4.5 系统的回油问题 设置油分离器 安装曲轴箱加热器 采用带有回热器的气液分离器 设置回油弯 回油运行,第九章吸收式热泵,9.1 概述9.2 第一种吸收式热泵9.3 第二种吸收式热泵9.4 单效吸收式热泵循环9.5 双效吸收式热泵循环9.6 联合型吸收式热泵及再吸收式热泵,第九章 吸收式热泵,9.1

17、概述,吸收式热泵是以热能为主要驱动力的热泵，其作用是从低温热源中吸热，提高温度后输送到高温热源或被加热物体。吸收式热泵的分类方法有：根据采用的工作介质分，吸收式热泵可分为氨吸收式热泵和溴化锂吸收式热泵；根据工作特性来分，吸收式热泵可分为第一种吸收式热泵和第二种吸收式热泵；根据循环方式分，吸收式热泵又可分为单效吸收式热泵、双效吸收式热泵和再吸收式热泵等。,9.1 概述,第一种吸收式热泵（通常简称为AHP， Absorption Heat Pump）以消耗高温热能为代价，通过向系统输入高温热能，进而从低温热源中回收一部分热能，提高其品位，以中温的形式供给用户，也称增热型热泵。 第二种吸收式热泵（通

18、常简称为AHT，Absorption Heat Transformer）是靠输入中温热能(废热)为动力，将其中一部分能量品位提高，送至用户，而另一部分能量则排放至环境中，常称为工业增温机( ITB)，也称升温型热泵。,9.2 第一种吸收式热泵,第一种溴化锂吸收式热泵循环与溴化锂吸收式制冷循环相同，只是制冷机获得冷量, 吸收式热泵获得热量。该热泵可以从不易利于的低温热源中取得热量制备热水(一般最高为90)。,9.2 第一种吸收式热泵,进入发生器的溶液，其温度必须首先预热到平衡态温度，随后发生过程才开始。同样，进入吸收器的溶液温度必须预冷至平衡态温度，随后吸收过程才能进行。这种在发生器内或吸收器内

19、的预热或预冷过程都是不可逆过程，必然会产生能量的损耗，从而使热泵性能系数下降。为了改善其性能，可在吸收器和发生器之间设置溶液热交换器。,9.2 第一种吸收式热泵,制热性能系数,理想的吸收式制冷机的性能系数COPr0和理想的第一种吸收式热泵的性能系数COP h 0,9.2 第一种吸收式热泵,第一种吸收式热泵的COP通常大于1，在1.51.7之间。第一种吸收式热泵可利用1540的废热源，将2050的应用水加热成5090的热水供使用，此热泵输出热水的温度范围较宽，因此可应用于印染工业，供热给水加热或锅炉补给水的加热等系统。汽轮机排汽废热的回收利用,9.3 第二种吸收式热泵,第二种溴化锂吸收式热泵的循

20、环正好与第一种溴化锂吸收式热泵的机内循环相反，能有效利用的热水或蒸汽在吸收器内产生，不需要外界提供高温热源。,9.3 第二种吸收式热泵,第二种吸收式热泵的制热性能系数,理想的第二种吸收式热泵的性能系数COP h 0：,9.4 单效吸收式热泵循环,9.4.1 单效第一种吸收式热泵,9.4 单效吸收式热泵循环,9.4.2 单效第二种吸收式热泵,9.5 双效吸收式热泵循环,9.5.1 双效第一种吸收式热泵,9.5 双效吸收式热泵循环,双效第一种吸收式热泵的性能系数,9.5 双效吸收式热泵循环,9.5.2 双效二级吸收第一种吸收式热泵,9.5 双效吸收式热泵循环,9.5.3 双效第二种吸收式热泵,9.

21、6 联合型吸收式热泵及再吸收式热泵,9.6.1 第一种和第二种联合型吸收式热泵,9.6 联合型吸收式热泵及再吸收式热泵,第一种和第二种联合型吸收式热泵的性能系数,9.6 联合型吸收式热泵及再吸收式热泵,9.6.2 再吸收式热泵,第十章 热泵工程案例分析,地下水源热泵工程案例分析空气源热泵空调系统案例分析空气源双级耦合热泵空调系统案例分析地热尾水水源热泵案例分析水环热泵空调系统案例分析土壤耦合热泵空调系统案例分析基于热泵的能量综合利用系统案例分析基于吸收式热泵的案例分析,第10章 热泵工程案例分析,地下水源热泵工程案例分析,异井回灌地下水源热泵工程案例分析工程案例介绍武汉香榭里花园，为武汉市某单

22、位职工住宅小区，整个小区占地17亩，东西方向长约140m，南北方向长约100m。小区由三幢13层的小高层住宅围合而成，总建筑面积为40856 m2。本工程1998年开始设计，采用地下井水源热泵作为空调的冷热源，空调总冷负荷3687kW，热负荷2950kW。2000年开始动工兴建，2002年11月竣工并投入使用。,地下水源热泵工程案例分析,同井回灌地下水源热泵工程案例分析工程案例介绍本工程位于北京市海淀区四季青，比邻西山。由一口抽灌同井组成的地下水源热泵系统为附近的某工程师宿舍和换热器厂（现为永源热泵设备厂）办公楼提供空调，总建筑面积约8000 m2，其中，宿舍区为6000 m2，办公楼为200

23、0 m2。宿舍区为连排别墅，复式结构。宿舍区共有9栋楼，37户。其空调系统由三个环路组成：地下水环路、中间水环路、用户冷热水环路。在过渡季、初夏和夏末，中间水环路旁通进入用户环路提供“免费”供冷。,地下水源热泵工程案例分析,地下水源热泵工程案例分析,空气源热泵空调系统案例分析,工程案例介绍淮南城市体育文化广场坐落在中心城区，北临朝阳西路、西沿广场北路，总占地面积约9万m2。广场设计有体育馆、运动员训练馆和多功能会议中心，总建筑面积23000 m2。其中体育馆建筑面积为18800 m2，6600个观众座位席，可提供国际、国内各种大型室内体育项目比赛及综合性文艺演出。该工程的空调冷热源主要为空气源

24、热泵机组、风冷冷水机组和多联机。整个工程总投资2亿元，是淮南市有史以来规模最大的公用建设工程，工程于2007年初建成投入使用，空调系统运行效果良好。,71,空气源热泵机组的合理匹配,淮南市文化体育中心,空气源热泵空调系统案例分析,空气源双级耦合热泵空调系统案例分析,工程案例介绍本工程为北京市海淀区某办公综合楼，位于北京市凤凰岭自然风景区内，总建筑面积 2200 m2，主体建筑依山而建，l层为主，局部2层，以铝合金玻璃外廊联接各房间，共有客房17间、办公室12间，另配有会议室、活动室、多媒体演播厅等房间，如图10-15所示。该工程于2003年10月竣工，11月中旬开始供暖。到目前为止，系统已经过

25、多个供暖季。,空气源双级耦合热泵空调系统案例分析,地热尾水水源热泵案例分析,工程案例介绍天津市动物园供热工程原为锅炉供热，有3台4t/h燃煤锅炉，采暖时锅炉的供水温度8090，回水温度5070，运行期间为防止突然温降等情况一开二备，采暖系统末端为铸铁散热器。动物园原有地热井一口，井深1000 m，出水温度45，水质较好。为支持天津市“蓝天工程”，保护环境，结合现有资源，决定采用清洁地热能源进行供热。供热面积9093.8m2。由于动物馆舍均为单层单体建筑，相对独立而且十分分散，且各个馆舍要求温度不一致，不利于集中方式供暖。所以将整个系统划分成4个区域，每个区域设置2台小型水源热泵机组，独立向该区

26、域供热。分区模式控制比较灵活，能满足不同区域动物冬季对温度的不同要求。,地热尾水水源热泵案例分析,水环热泵空调系统案例分析,工程案例介绍北京嘉和丽园公寓是一座高档住宅式公寓，占地14175m2，总建筑面积为87949m2，为三座塔式建筑，地上最高32层，地下三层，总建筑高度为98m。该建筑包括地下车库、设备用房、一、二层会所、游泳池及公寓，公寓是由三栋32层的塔式住宅组成，公寓部分建筑面积为62759.25m2，共369户。总冷负荷为4200kW，冷指标64W/m2。总热负荷3400kW，热指标为51.8W/m2。1998年设计，1999年开工，2000年底竣工。,水环热泵空调系统案例分析,土

27、壤耦合热泵空调系统案例分析,工程案例介绍上海台海大厦总建筑面积11000 m2，其中空调面积7500 m2。经计算其空调夏季设计冷负荷1200 kW，冬季设计热负荷700 kW。整座建筑采用分散式热泵系统，既可以夏季供冷，也可以冬季供暖。室内机组总功率350 kW。考虑到房间的使用率和机器的使用率，取夏季需要排向室外的热量为1550 kW，冬季从室外吸收的热量为500 kW。外界热源采用闭式循环的地埋管系统，夏季热汇采用此埋管系统+冷却塔。整个系统共分三个环路：空调系统环路、地埋管环路和冷却塔环路。,土壤耦合热泵空调系统案例分析,基于热泵的能量综合利用系统案例分析,工程案例介绍桂林市游泳馆是广

28、西壮族自治区十运会建设的大型体育建筑，除作大型游泳比赛场所外，平时供专业游泳运动员训练，同时也是市民游泳健身的场馆。游泳馆位于桂林市体育场东南角，占地面积8800 m2。馆内分上下三层，一层为大厅、热泵空调机房、摄影房、健身房和器材库，二层为一个标准10泳道的游泳池（50m25m），三层为训练池（25m21m）和公共池（21m18m）。配套使用的更衣室、淋浴室、医务室、运动员及裁判休息室等均设在二层。该馆按现代比赛要求设计，规模可作为省市区级游泳比赛场馆。,基于热泵的能量综合利用系统案例分析,基于吸收式热泵的案例分析,83,京能集团石景山热电厂：现装机4x200MW，全部为供热机组，承担北京地

29、区3200万平方米的供热任务。据2009-2010年供热季节运行数据显示，四台机组整个采暖季平均抽气量已接近额定抽汽量。在严寒期已达到甚至超过额定抽汽量，说明电厂供热能力已经受限，现在由于热负荷增加，必须增加新热源。 选用820MW吸收式热泵 国内吸收式热泵技术在大型抽凝机组的首次成功运用,基于吸收式热泵的案例分析,选用820MW吸收式热泵 总制热量：160MW；废热来源：凝汽器循环冷却水； 驱动热源：汽轮机抽气； 热水用途：集中供热；,节能分析：实施循环水余热利用，从循环水中提取热量，在不增加锅炉和供热机组的情况增加供热面积200万平米，有效解决了电厂供热能力不足的问题。由于回收凝汽余热用于供热，整个采暖季节约标煤约3.4万吨，采用闭式循环冷却水直接冷却汽机凝汽，采暖季可减少冷却水塔冷却水损失约21.6万吨。,基于吸收式热泵的案例分析,2013年，哈尔滨哈西热电场，6X38MW=228MW 吸收式热泵机组，把热电厂冷却塔水从25度冷却降至15度；把热网回回水从55度加热至75度；驱动热源汽轮机抽气；供热系数1.7；,基于吸收式热泵的案例分析,