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熱泵用于生活熱水的制備

文章作者:yyan1105 發(fā)布時(shí)間:2011-10-15 11:33:03 瀏覽次數(shù):

1前言

  為保護(hù)自然環(huán)境,提高人民生活水平,開(kāi)發(fā)和利用綠色能源(無(wú)污染的天然能源,如太陽(yáng)能、地?zé)岬?應(yīng)是建筑熱水學(xué)科積極推廣的新技術(shù)。本文所討論的就是通過(guò)熱泵利用空氣或空調(diào)水中的熱能作為生活熱水熱源的技術(shù)。

  2熱泵的工作原理

  熱泵工作是利用“空調(diào)”的原理,將空氣或水中的熱能轉(zhuǎn)移出去,但與空調(diào)機(jī)不同的是不是將熱量排放到室外而是轉(zhuǎn)移至水中,達(dá)到加熱水的目的,同時(shí)制造冷氣(或冷水),除去空氣中多余的水份。熱泵運(yùn)行過(guò)程中提供的熱量比其從空氣或水中獲得的熱量要大,這是由于熱泵的空壓機(jī)也將電能轉(zhuǎn)換為熱能輸出,無(wú)燃油或燃?xì)饧訜嵩O(shè)備的污染問(wèn)題。熱泵的開(kāi)發(fā)應(yīng)用在美國(guó)已有二十幾年的歷史,在超過(guò)5萬(wàn)個(gè)系統(tǒng)上應(yīng)用。在香港的應(yīng)用也有十多年的歷史,在多個(gè)系統(tǒng)中使用。在深圳近幾年也得到應(yīng)用。根據(jù)獲取能量來(lái)源的不同,熱泵可分為水-水系列、氣-水系列等類型。圖1是以空氣為能量來(lái)源的熱泵的結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程。圖中冷媒氣化后經(jīng)壓縮機(jī)加壓后經(jīng)三通閥門(mén)輸送至池水熱交換器(此種類型的熱泵一般用于游泳池池水的加熱及空氣的除濕),高溫氣態(tài)冷媒經(jīng)池水冷卻而液化后再流至收集器。液態(tài)冷媒經(jīng)膨脹閥在低壓的蒸發(fā)盤(pán)管內(nèi)蒸發(fā),冷媒蒸發(fā)時(shí)吸收大量熱能而將外間流經(jīng)之空氣冷卻,冷媒氣化后又再被壓縮機(jī)加壓后流經(jīng)三通閥門(mén)輸送至池水熱交換器。如此動(dòng)作循環(huán)不斷制冷或制熱。圖2為以空調(diào)冷凍水為能量來(lái)源的熱泵的結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程。空調(diào)冷凍水進(jìn)入蒸發(fā)熱交換器,液態(tài)冷媒在低壓的蒸發(fā)盤(pán)管內(nèi)蒸發(fā),吸收冷凍水熱能而將冷凍水溫降低。氣化后的冷媒經(jīng)壓縮機(jī)加壓后回到冷凝熱交換器,在冷凝盤(pán)管內(nèi)液化將熱量放出,加熱生活用水。

  3工程應(yīng)用實(shí)例

  圖3為水-水系列熱泵工作的系統(tǒng)圖。表1為水-水系列熱泵的參數(shù)。圖4為水-水系列熱泵的外觀。在蒸發(fā)熱交換器一側(cè),冷凍水回水經(jīng)循環(huán)水泵后進(jìn)入熱泵,每一次循環(huán)可使水溫降低4℃。在蒸發(fā)熱交換器側(cè),熱水也是經(jīng)循環(huán)水泵后進(jìn)入熱泵,每一次循環(huán)可使水溫提高5℃。當(dāng)熱水水箱水溫達(dá)到65℃時(shí),壓縮機(jī)停止工作。為提高熱泵的效率,將首先個(gè)熱水水箱作為預(yù)熱水箱,熱泵只提供基本的熱負(fù)荷。第二個(gè)帶有加熱元件的熱水水箱作為水的較后加熱手段。第二個(gè)熱水水箱的容積應(yīng)按整個(gè)建筑所需的熱量計(jì)算,以備熱泵或空調(diào)系統(tǒng)檢修。圖5為香港黃金海岸酒店(Gold Coast Hotel)熱水系統(tǒng)圖。此酒店為五星級(jí)酒店,原設(shè)計(jì)采有燃油熱水鍋爐,后根據(jù)香港環(huán)保部門(mén)及電力部門(mén)的要求采用熱泵及容積式電加熱器聯(lián)合供熱。本酒店生活熱水共選用熱泵四臺(tái),其中每二中串聯(lián)安裝,并利用原來(lái)的熱交換器(3個(gè)供客房、2個(gè)供廚房)作為第二級(jí)的熱水儲(chǔ)罐。按酒店總的需熱量共選用5臺(tái)容積式電熱水器。由于受地下設(shè)備間空間的限制,4臺(tái)熱泵總的制熱量不能滿足總的需求量,供水高峰期間需要有2~3臺(tái)的電熱水器投入運(yùn)行。酒店已著手進(jìn)行二期工作的改造,再安裝四臺(tái)氣—水系列的熱泵,用于游泳池池水的加熱及空氣的除濕,并補(bǔ)充生活熱水熱泵的不足部分。

  4結(jié)論

  熱泵作為一種無(wú)污染的新型環(huán)保設(shè)備,在發(fā)達(dá)國(guó)家及地區(qū)已得到普遍的應(yīng)用,我國(guó)已加入WTO并成功申辦2008年奧運(yùn)會(huì),綠色奧運(yùn)、科技奧運(yùn)作為我們的基本方針已得到國(guó)際奧委會(huì)的認(rèn)可。在未來(lái)7年的建設(shè)中,熱泵在熱水系統(tǒng)及空調(diào)系統(tǒng)上將會(huì)得到普遍的應(yīng)用。

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