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熱泵用于生活熱水的制備

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

1前言

  為保護自然環(huán)境,提高人民生活水平,開發(fā)和利用綠色能源(無污染的天然能源,如太陽能、地熱等)應是建筑熱水學科積極推廣的新技術。本文所討論的就是通過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。

  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移出去,但與空調(diào)機不同的是不是將熱量排放到室外而是轉移至水中,達到加熱水的目的,同時制造冷氣(或冷水),除去空氣中多余的水份。熱泵運行過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也將電能轉換為熱能輸出,無燃油或燃氣加熱設備的污染問題。熱泵的開發(fā)應用在美國已有二十幾年的歷史,在超過5萬個系統(tǒng)上應用。在香港的應用也有十多年的歷史,在多個系統(tǒng)中使用。在深圳近幾年也得到應用。根據(jù)獲取能量來源的不同,熱泵可分為水-水系列、氣-水系列等類型。圖1是以空氣為能量來源的熱泵的結構及工作過程。圖中冷媒氣化后經(jīng)壓縮機加壓后經(jīng)三通閥門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)盤管內(nèi)蒸發(fā),冷媒蒸發(fā)時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加壓后流經(jīng)三通閥門輸送至池水熱交換器。如此動作循環(huán)不斷制冷或制熱。圖2為以空調(diào)冷凍水為能量來源的熱泵的結構及工作過程??照{(diào)冷凍水進入蒸發(fā)熱交換器,液態(tài)冷媒在低壓的蒸發(fā)盤管內(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)壓縮機加壓后回到冷凝熱交換器,在冷凝盤管內(nèi)液化將熱量放出,加熱生活用水。

  3工程應用實例

  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,冷凍水回水經(jīng)循環(huán)水泵后進入熱泵,每一次循環(huán)可使水溫降低4℃。在蒸發(fā)熱交換器側,熱水也是經(jīng)循環(huán)水泵后進入熱泵,每一次循環(huán)可使水溫提高5℃。當熱水水箱水溫達到65℃時,壓縮機停止工作。為提高熱泵的效率,將首先個熱水水箱作為預熱水箱,熱泵只提供基本的熱負荷。第二個帶有加熱元件的熱水水箱作為水的較后加熱手段。第二個熱水水箱的容積應按整個建筑所需的熱量計算,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。此酒店為五星級酒店,原設計采有燃油熱水鍋爐,后根據(jù)香港環(huán)保部門及電力部門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,其中每二中串聯(lián)安裝,并利用原來的熱交換器(3個供客房、2個供廚房)作為第二級的熱水儲罐。按酒店總的需熱量共選用5臺容積式電熱水器。由于受地下設備間空間的限制,4臺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臺的電熱水器投入運行。酒店已著手進行二期工作的改造,再安裝四臺氣—水系列的熱泵,用于游泳池池水的加熱及空氣的除濕,并補充生活熱水熱泵的不足部分。

  4結論

  熱泵作為一種無污染的新型環(huán)保設備,在發(fā)達國家及地區(qū)已得到普遍的應用,我國已加入WTO并成功申辦2008年奧運會,綠色奧運、科技奧運作為我們的基本方針已得到國際奧委會的認可。在未來7年的建設中,熱泵在熱水系統(tǒng)及空調(diào)系統(tǒng)上將會得到普遍的應用。

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