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雙源熱泵

致力於洗浴專用熱水機組系列產品(熱水,空調,供暖,澡池恆溫過濾,浴池餘熱回收,汗蒸)的研發與生產,在污水處理技術,自動化技術,制熱效能比方面在同類產品中居領先地位,具有自主知識產權,

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雙源熱泵

1、雙源熱泵熱水機組工作原理 熱泵是一種將低溫熱源的熱能轉移到高溫熱源的裝置。通常用於熱泵裝置的低溫熱源是我們周圍的介質——空氣、水、土壤等。
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產品描述
雙源熱泵簡介
   1、雙源熱泵熱水機組工作原理
   熱泵是一種將低溫熱源的熱能轉移到高溫熱源的裝置。通常用於熱泵裝置的低溫熱源是我們周圍的介質——空氣、水、土壤等。
   雙熱源熱泵熱水機組是熱泵的一種高級應用。既可利用空氣,又可利用水作爲低溫熱源,通過電能驅動,不斷從低溫熱源中吸收熱量並釋放到高溫熱水中的熱泵設備。雙熱源機組擁有水源熱泵能效比高、又擁有空氣源熱泵適用範圍廣的雙重優點。
   雙源熱泵應用一般應用於有“水熱源”可利用的場所,如:地下水、湖泊、(工藝、生活)廢水、中央空調(冷凍、冷卻)系統等。
   雙源熱泵的運行模式如下:
   1、夏季,雙源熱泵一邊連接中央空調冷凍水系統,一邊連接酒店生活熱水系統,以“水源”模式運行,在產生7℃冷凍水的同時,提供55℃熱水至酒店淋浴系統,可減少原有大型中央空調運行時間。
2、在春秋季節,酒店仍需少量冷量來維持新風乾燥,此時啓用雙源熱泵即可解決少量冷負荷問題,同時可避免原大型空調“大馬拉小車”的情況,大型中央空調在不滿負荷運行,製造1冷噸冷量的能耗比滿負荷要多20%至30%左右,能耗十分大。改用“雙源熱泵”後可避免這種情況。
 
   2、雙源熱泵熱水機組的工作原理:
熱泵熱水機組是目前世界上最先進、能效比最高的熱水設備之一,它根據逆卡諾循環原理,採用電能驅動,通過傳熱工質把自然界的空氣、水、土壤或其它低溫熱源中無法被利用的太陽能潛熱有效吸收,產生能用的高品位熱能,並將收集的熱量釋放到水中,對水進行加熱的設備。
 
   2.1、雙源熱泵啓動空氣源工況時:
 
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熱泵機組工作原理圖
 
 
   熱泵熱水機組一般由壓縮機、蒸發器、膨脹閥、過濾器、儲液罐、冷凝器、儲水箱等幾部分組成。
   熱泵熱水機組系統工作過程如下:處於低壓液態循環工質(如氟利昂R22及R134a)流經蒸發器時蒸發,此時從低溫熱源處吸收熱量,變成蒸氣後,流進壓縮機,經過壓縮機壓縮後升溫升壓,變成高溫、高壓蒸氣,排出壓縮機,蒸汽流經冷凝器,在冷凝器中,將從蒸發器中吸取的熱量和壓縮機耗功所相當的那部分熱量排出,傳遞給冷水,使其溫度提高。循環工質蒸汽冷凝降溫後變成液相,高壓液體流經膨脹閥後,壓力下降,變成低壓液體,低壓液相工質流入蒸發器,由於沸點低,因而很容易從周圍環境吸收熱量而再蒸發,又形成低溫低壓蒸汽,依此不斷地進行重複循環。就能使低溫熱量連續不斷地傳遞到高溫熱源(水)處,以滿足熱水需求。
   傳熱工質是一種特殊的物質,在實際運行當中,熱泵中傳熱工質的蒸發極限溫度爲-35℃左右,因此即使-25℃的環境溫度相對於它來說也是“熱”的,也就是說熱泵熱水機組可以100%將所有的熱能包括壓縮機運轉的機械能與周圍環境的能量傳遞給冷水,而絕對不會浪費任何能源。
 
   2.2、雙源熱泵啓動水源工況時:
   啓動水源工況時,工作原理與啓動空氣源工況一樣,只是蒸發器爲水水換熱器,從水源中取熱,並非從環境空氣中取熱。
   2.3、雙源熱泵熱水機組的工作原理及圖示:
 
img
 
   (1)雙源熱泵機組以水源方式運行
   在空調季節(無論是需要大量冷氣的炎熱夏季還是需要少量冷氣以維護室內清新環境的過渡季節,均需中央空調提供冷量,此時雙源熱泵機組產生的冷量能最大限度地輔助滿足室內所需的冷負荷。
雙源熱泵機組製冷側連接中央空調冷凍水系統,在空調季節,吸收中央空調冷凍水系統中的熱來加熱生活熱水。該系統運行,可一邊加熱生活熱水一邊向中央空調冷凍水系統提供冷量。在熱水角度來說,熱水是免費的。
   (2)雙源熱泵機組以空氣源方式運行
   在非空調季節(室內不需要冷量),此時不能從中央空調冷凍水系統中吸取熱量,熱泵機組製冷側(即連接中央空調冷凍水系統側)不運行,雙源熱泵機組轉換爲空氣源方式運行,風扇運行吹出冷風。
 
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   2、雙源熱泵熱水機組特點
   雙熱源熱泵熱水機組是利用空氣和水作爲低溫熱源,通過電能驅動,不斷從低溫熱源中吸收熱量並釋放到高溫熱水中的熱泵設備。雙熱源機組擁有水源熱泵能效比高、又擁有空氣源熱泵適用範圍廣的雙重優點。
   a、環保
   在空調季節,雙源熱泵熱水機組以水源方式運行時,將以室內空氣環境爲冷熱源,向其放出熱量或吸收熱量,不消耗水資源,不會對其造成污染;非空調季節時,雙源熱泵熱水機組可轉換成空氣源方式運行,吸取空氣中的熱能加熱生活熱水。
   安裝熱泵熱水機組省去了鍋爐房及附屬煤場、儲油房等設施,機房面積小,節省建築空間。熱泵機組供熱時省去了燃煤、燃氣、然油等鍋爐房系統,無燃燒過程,避免了排煙、排污等污染;供冷時省去了冷卻水塔,避免了冷卻塔的噪音、黴菌污染及水耗。所以,熱泵機組運行無任何污染,無燃燒、無排煙,不產生廢渣、廢水、廢氣和煙塵,不會產生城市熱島效應,對環境非常好,是理想的綠色環保產品。
   b、省電、適用範圍
   1)雙熱源熱泵機組適用於7~40℃的水源溫度,和-35~40℃的環境氣溫下使用。
   2)雙熱源熱泵機組特別適用於連接賓館等場所的中央空調冷凍系統。在夏季時,雙熱源熱泵機組既能提供熱水,又能提供空調的冷量。實現了每消耗1kW電量就能產出4.8kW的熱水熱量和3.8kW的空調冷量。在春秋季時,機組能轉換成空氣源熱泵繼續工作。
   3) 雙熱源熱泵機組也可與中央空調的冷卻塔系統連接:在空調季節, 雙熱源熱泵機組作爲水源熱泵使用,其水源爲30~35℃的冷卻水,故其制熱水的能效比特別高,每消耗1kW電量就能產出5.4kW的熱水熱量;在春秋季時,機組能轉換成空氣源熱泵繼續工作。
   4)雙熱源熱泵機組在夏季時冷、熱兩側的COP合計可達8.6,在冬季時COP也能保持3.5左右。
   5) 機組結構緊湊,重量輕,體積小,安裝方便。
 
雙源熱泵應用與對比
   1、雙源熱泵熱水機組的應用
   雙源熱泵熱水機組可啓動水源工況和空氣源工況,在具備水源條件時,啓動水源工況,在水源條件不具備時,切換至空氣源工況。雙源熱泵熱水機組需安裝在室外。
根據其特點可以在配置有中央空調的場所使用,比如酒店、醫院等配置有中央空調,同時客房和病房又需大量消耗生活熱水。
   雙源熱泵機組可跟中央空調連接,連接方式如下圖:
 
img
 
雙源熱泵連接空調示意圖
 
   雙源熱泵熱水機組以水源方式運行時,熱源側與空調系統集水器(12℃)和分水器(7℃)連接,從集水器的12℃冷凍水中吸收熱量,同時提供7℃的冷凍水到分水器。
   在空調季節,酒店、醫院此時都需要大量的冷量,雙源熱泵在滿足熱水需求的熱量時,免費提供酒店、醫院部分的冷量,可幫酒店和醫院的空調系統降低部分負荷,此時雙源熱泵熱水機組冷熱側綜合COP值可達8.6。
   在過渡季節,酒店客房、醫院病房無需啓動空調,不需空調系統提供冷量;但酒店配套有餐飲部,配套有宴會廳或KTV,在冬季仍需進行補充新風和提供部分冷量,所以仍需啓動部分空調機組提供所需冷量;此時如採用雙源熱泵熱水機組可提供餐飲部所需的冷量,完全可以滿足餐飲對冷氣的需求;避免原空調系統出現大車拉小馬的情況。
   在非空調季節,此時完全不需啓動空調系統,雙源熱泵熱水機組在冷凍水中無法取得熱量,則自動切換至空氣源運行方式,採用空氣源工況可滿足客房、病房的熱水需求。
   通過以上的運行模式,雙源熱泵熱水機組水源工況時,一般加熱生活熱水,一邊爲酒店或者醫院的空調系統提供冷量,從熱水角度來看,雙源熱泵熱水機組提供冷量給空調系統的同時,免費提供了生活熱水。
所以水源熱泵熱水機組只在非空調季節時產生運行費用,其他季節運行費用爲零。
   2、空氣源熱泵的應用
   空氣源熱泵熱水機組以空氣源方式運行,需安裝在空氣流通的室外,可安裝在地面或者屋頂。
   空氣源熱泵熱水機組運行時,其工作效率與環境溫度有關,在環境溫度比較高時,其COP值較高,運行費用低,在環境溫度比較低時,COP值較低,運行費用相對較高。全年平均COP值在4.0以上。
   3、空調熱回收的應用
   空調熱回收系統充分利用空調系統的廢熱,將空調系統中產生的低品位熱量有效地利用起來,達到了節約能源的目的。
   在夏季空調季節,空調機組基本在高負荷狀態運行,熱回收的熱量完全可以滿足生活熱水的需求。
   在過渡季節,中央空調只需提供少量的冷量即可滿足建築的需求,此時空調熱回收系統能提供的熱量不能滿足生活熱水的需求。需啓動輔助熱源補充加熱,以保障生活熱水的正常供應。
   在非空調季節,不需啓動空調系統,此時完全沒有熱回收可利用,生活熱水所需熱量全部由空氣熱源提供。
空調熱回收系統主設備爲空調熱回收機組,其他設備可安裝在地下室設備房。
   4、設備對比分析
   4.1、主設備投資
   雙源熱泵系統主設備在投資上比空氣源熱泵系統主設備增加20%左右。
   4.2、運行費用
   雙源熱泵系統運行費用最省,在空調季節及過渡季節無需運行費用,僅在非空調季節啓動空氣源工況時產生費用,此時空氣源工況在3.0以上,運行費用也非常低。
   空氣源熱泵系統運行費用比較省,空氣源熱泵在夏季時,空氣源熱效率COP值可達4.5以上,運行費用非常低。年平均熱效率工況COP值在4.0以上,整體運行費用比較省。
   空調熱回收系統,空調熱回收系統在空調季節,熱水是免費的,無需運行費用。在過渡季節及非空調季節。
   4.3、安裝條件
   雙源熱泵系統無需獨立設置設備機房,可安裝在室外地面或者建築屋頂(裙樓、主樓),無需佔用建築室內空間,安裝比較靈活。
   空氣源熱泵系統無需獨立設置設備機房,可安裝在室外地面或者建築屋頂(裙樓、主樓),無需佔用建築室內空間,安裝比較靈活。
投資運行費用對比
   3.1、對比加熱方式
   1、系統1---雙源熱泵熱水機組;
   2、系統2---空氣源熱泵熱水機組;
   3.2、對比參數
   1、每天總消耗熱水量按60T來計算各個系統的投資運行費用。
   2、項目地點按珠三角地區計算各個系統的投資運行費用。
   3.3、初投資分析對照表          
 
 

 

系統1:雙源熱泵

系統2:空氣源熱泵

每天消耗熱水量

60T

60T

加熱設備選型

20P雙源熱泵機組×3臺

20P空氣源熱泵機組×3臺

閉式保溫水箱

30T

30T

機房主要設備費用

加熱設備

39萬元

30萬元

閉式保溫水箱

30萬元

30萬元

水泵

5萬元

3萬元

管網配套工程

28萬元

23萬元

總投資費用

102萬元

86萬元

年運行費用

4.3萬

18萬

輔助設備

環境影響情況

無任何污染

無任何污染

安全性能

安全可靠,完全實現水電分離,智能控制

安全可靠,完全實現水電分離,智能控制

機房費用

無需機房,可安裝在室外

無需機房,可安裝在室外

維護費用

綜合舒適性

 
   3.4、運行費用計算
   3.4.1、基本數據
   1、每天總熱水量:60T,年平均每天所需熱量Q=60000kg×(55℃-15℃)×1kcal/kg.℃=2400000kcal,考慮夏季用熱水量及用熱量較少,年度所需總熱量按70%計算
   2、能源單價:電費0.968元/度(商業用電); 
   3、能源熱值:電能860 kcal/kwh;
   4、設備熱效率:空氣源熱泵400%;電加熱95%;
   5、年運行天數按365天計算。
 
   3.4.2、運行費用計算:
   系統1、雙源熱泵供熱系統
   雙源熱泵系統在空調季節和過渡季節啓動水源側,此時系統一邊生產熱水一邊生產冷凍水,從熱水角度來看,雙源熱泵熱水機組提供冷凍水(冷量)給空調系統的同時,免費提供了生活熱水。也就是在空調季節和過渡季節雙源熱泵系統“零”運行費用;只需計算冬季時啓動空氣源側時的運行費用,每年冬季水源熱泵啓動空氣源側運行時間一般在20-45天之間,使用地方不同而有所不同,此處計算按35天考慮。
冬季時,每天熱負荷Qd =2400000kcal/天。
   運行費用計算:
imgimg
 
   雙源熱泵系統每年運行費用2.4萬元。
   系統2、空氣源熱泵供熱系統
   空氣源熱泵系統全年以空氣源工況運行,年運行費用計算:
   運行費用計算:
 
 
   3.4.2、運行費用對比
 
 

系統1雙源熱泵機組

系統2:空氣源熱泵機組

2.4萬元

24.7萬元

 

關鍵詞:
雙源熱泵熱水機組
清潔能源
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