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双源热泵

致力于洗浴专用热水机组系列产品(热水,空调,供暖,澡池恒温过滤,浴池余热回收,汗蒸)的研发与生产,在污水处理技术,自动化技术,制热效能比方面在同类产品中居领先地位,具有自主知识产权,

拥有多项专利。

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双源热泵

1、双源热泵热水机组工作原理 热泵是一种将低温热源的热能转移到高温热源的装置。通常用于热泵装置的低温热源是我们周围的介质——空气、水、土壤等。
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产品描述
双源热泵简介
   1、双源热泵热水机组工作原理
   热泵是一种将低温热源的热能转移到高温热源的装置。通常用于热泵装置的低温热源是我们周围的介质——空气、水、土壤等。
   双热源热泵热水机组是热泵的一种高级应用。既可利用空气,又可利用水作为低温热源,通过电能驱动,不断从低温热源中吸收热量并释放到高温热水中的热泵设备。双热源机组拥有水源热泵能效比高、又拥有空气源热泵适用范围广的双重优点。
   双源热泵应用一般应用于有“水热源”可利用的场所,如:地下水、湖泊、(工艺、生活)废水、中央空调(冷冻、冷却)系统等。
   双源热泵的运行模式如下:
   1、夏季,双源热泵一边连接中央空调冷冻水系统,一边连接酒店生活热水系统,以“水源”模式运行,在产生7℃冷冻水的同时,提供55℃热水至酒店淋浴系统,可减少原有大型中央空调运行时间。
2、在春秋季节,酒店仍需少量冷量来维持新风干燥,此时启用双源热泵即可解决少量冷负荷问题,同时可避免原大型空调“大马拉小车”的情况,大型中央空调在不满负荷运行,制造1冷吨冷量的能耗比满负荷要多20%至30%左右,能耗十分大。改用“双源热泵”后可避免这种情况。
 
   2、双源热泵热水机组的工作原理:
热泵热水机组是目前世界上最先进、能效比最高的热水设备之一,它根据逆卡诺循环原理,采用电能驱动,通过传热工质把自然界的空气、水、土壤或其它低温热源中无法被利用的太阳能潜热有效吸收,产生能用的高品位热能,并将收集的热量释放到水中,对水进行加热的设备。
 
   2.1、双源热泵启动空气源工况时:
 
img
 
热泵机组工作原理图
 
 
   热泵热水机组一般由压缩机、蒸发器、膨胀阀、过滤器、储液罐、冷凝器、储水箱等几部分组成。
   热泵热水机组系统工作过程如下:处于低压液态循环工质(如氟利昂R22及R134a)流经蒸发器时蒸发,此时从低温热源处吸收热量,变成蒸气后,流进压缩机,经过压缩机压缩后升温升压,变成高温、高压蒸气,排出压缩机,蒸汽流经冷凝器,在冷凝器中,将从蒸发器中吸取的热量和压缩机耗功所相当的那部分热量排出,传递给冷水,使其温度提高。循环工质蒸汽冷凝降温后变成液相,高压液体流经膨胀阀后,压力下降,变成低压液体,低压液相工质流入蒸发器,由于沸点低,因而很容易从周围环境吸收热量而再蒸发,又形成低温低压蒸汽,依此不断地进行重复循环。就能使低温热量连续不断地传递到高温热源(水)处,以满足热水需求。
   传热工质是一种特殊的物质,在实际运行当中,热泵中传热工质的蒸发极限温度为-35℃左右,因此即使-25℃的环境温度相对于它来说也是“热”的,也就是说热泵热水机组可以100%将所有的热能包括压缩机运转的机械能与周围环境的能量传递给冷水,而绝对不会浪费任何能源。
 
   2.2、双源热泵启动水源工况时:
   启动水源工况时,工作原理与启动空气源工况一样,只是蒸发器为水水换热器,从水源中取热,并非从环境空气中取热。
   2.3、双源热泵热水机组的工作原理及图示:
 
img
 
   (1)双源热泵机组以水源方式运行
   在空调季节(无论是需要大量冷气的炎热夏季还是需要少量冷气以维护室内清新环境的过渡季节,均需中央空调提供冷量,此时双源热泵机组产生的冷量能最大限度地辅助满足室内所需的冷负荷。
双源热泵机组制冷侧连接中央空调冷冻水系统,在空调季节,吸收中央空调冷冻水系统中的热来加热生活热水。该系统运行,可一边加热生活热水一边向中央空调冷冻水系统提供冷量。在热水角度来说,热水是免费的。
   (2)双源热泵机组以空气源方式运行
   在非空调季节(室内不需要冷量),此时不能从中央空调冷冻水系统中吸取热量,热泵机组制冷侧(即连接中央空调冷冻水系统侧)不运行,双源热泵机组转换为空气源方式运行,风扇运行吹出冷风。
 
img
 
   2、双源热泵热水机组特点
   双热源热泵热水机组是利用空气和水作为低温热源,通过电能驱动,不断从低温热源中吸收热量并释放到高温热水中的热泵设备。双热源机组拥有水源热泵能效比高、又拥有空气源热泵适用范围广的双重优点。
   a、环保
   在空调季节,双源热泵热水机组以水源方式运行时,将以室内空气环境为冷热源,向其放出热量或吸收热量,不消耗水资源,不会对其造成污染;非空调季节时,双源热泵热水机组可转换成空气源方式运行,吸取空气中的热能加热生活热水。
   安装热泵热水机组省去了锅炉房及附属煤场、储油房等设施,机房面积小,节省建筑空间。热泵机组供热时省去了燃煤、燃气、然油等锅炉房系统,无燃烧过程,避免了排烟、排污等污染;供冷时省去了冷却水塔,避免了冷却塔的噪音、霉菌污染及水耗。所以,热泵机组运行无任何污染,无燃烧、无排烟,不产生废渣、废水、废气和烟尘,不会产生城市热岛效应,对环境非常好,是理想的绿色环保产品。
   b、省电、适用范围
   1)双热源热泵机组适用于7~40℃的水源温度,和-35~40℃的环境气温下使用。
   2)双热源热泵机组特别适用于连接宾馆等场所的中央空调冷冻系统。在夏季时,双热源热泵机组既能提供热水,又能提供空调的冷量。实现了每消耗1kW电量就能产出4.8kW的热水热量和3.8kW的空调冷量。在春秋季时,机组能转换成空气源热泵继续工作。
   3) 双热源热泵机组也可与中央空调的冷却塔系统连接:在空调季节, 双热源热泵机组作为水源热泵使用,其水源为30~35℃的冷却水,故其制热水的能效比特别高,每消耗1kW电量就能产出5.4kW的热水热量;在春秋季时,机组能转换成空气源热泵继续工作。
   4)双热源热泵机组在夏季时冷、热两侧的COP合计可达8.6,在冬季时COP也能保持3.5左右。
   5) 机组结构紧凑,重量轻,体积小,安装方便。
 
双源热泵应用与对比
   1、双源热泵热水机组的应用
   双源热泵热水机组可启动水源工况和空气源工况,在具备水源条件时,启动水源工况,在水源条件不具备时,切换至空气源工况。双源热泵热水机组需安装在室外。
根据其特点可以在配置有中央空调的场所使用,比如酒店、医院等配置有中央空调,同时客房和病房又需大量消耗生活热水。
   双源热泵机组可跟中央空调连接,连接方式如下图:
 
img
 
双源热泵连接空调示意图
 
   双源热泵热水机组以水源方式运行时,热源侧与空调系统集水器(12℃)和分水器(7℃)连接,从集水器的12℃冷冻水中吸收热量,同时提供7℃的冷冻水到分水器。
   在空调季节,酒店、医院此时都需要大量的冷量,双源热泵在满足热水需求的热量时,免费提供酒店、医院部分的冷量,可帮酒店和医院的空调系统降低部分负荷,此时双源热泵热水机组冷热侧综合COP值可达8.6。
   在过渡季节,酒店客房、医院病房无需启动空调,不需空调系统提供冷量;但酒店配套有餐饮部,配套有宴会厅或KTV,在冬季仍需进行补充新风和提供部分冷量,所以仍需启动部分空调机组提供所需冷量;此时如采用双源热泵热水机组可提供餐饮部所需的冷量,完全可以满足餐饮对冷气的需求;避免原空调系统出现大车拉小马的情况。
   在非空调季节,此时完全不需启动空调系统,双源热泵热水机组在冷冻水中无法取得热量,则自动切换至空气源运行方式,采用空气源工况可满足客房、病房的热水需求。
   通过以上的运行模式,双源热泵热水机组水源工况时,一般加热生活热水,一边为酒店或者医院的空调系统提供冷量,从热水角度来看,双源热泵热水机组提供冷量给空调系统的同时,免费提供了生活热水。
所以水源热泵热水机组只在非空调季节时产生运行费用,其他季节运行费用为零。
   2、空气源热泵的应用
   空气源热泵热水机组以空气源方式运行,需安装在空气流通的室外,可安装在地面或者屋顶。
   空气源热泵热水机组运行时,其工作效率与环境温度有关,在环境温度比较高时,其COP值较高,运行费用低,在环境温度比较低时,COP值较低,运行费用相对较高。全年平均COP值在4.0以上。
   3、空调热回收的应用
   空调热回收系统充分利用空调系统的废热,将空调系统中产生的低品位热量有效地利用起来,达到了节约能源的目的。
   在夏季空调季节,空调机组基本在高负荷状态运行,热回收的热量完全可以满足生活热水的需求。
   在过渡季节,中央空调只需提供少量的冷量即可满足建筑的需求,此时空调热回收系统能提供的热量不能满足生活热水的需求。需启动辅助热源补充加热,以保障生活热水的正常供应。
   在非空调季节,不需启动空调系统,此时完全没有热回收可利用,生活热水所需热量全部由空气热源提供。
空调热回收系统主设备为空调热回收机组,其他设备可安装在地下室设备房。
   4、设备对比分析
   4.1、主设备投资
   双源热泵系统主设备在投资上比空气源热泵系统主设备增加20%左右。
   4.2、运行费用
   双源热泵系统运行费用最省,在空调季节及过渡季节无需运行费用,仅在非空调季节启动空气源工况时产生费用,此时空气源工况在3.0以上,运行费用也非常低。
   空气源热泵系统运行费用比较省,空气源热泵在夏季时,空气源热效率COP值可达4.5以上,运行费用非常低。年平均热效率工况COP值在4.0以上,整体运行费用比较省。
   空调热回收系统,空调热回收系统在空调季节,热水是免费的,无需运行费用。在过渡季节及非空调季节。
   4.3、安装条件
   双源热泵系统无需独立设置设备机房,可安装在室外地面或者建筑屋顶(裙楼、主楼),无需占用建筑室内空间,安装比较灵活。
   空气源热泵系统无需独立设置设备机房,可安装在室外地面或者建筑屋顶(裙楼、主楼),无需占用建筑室内空间,安装比较灵活。
投资运行费用对比
   3.1、对比加热方式
   1、系统1---双源热泵热水机组;
   2、系统2---空气源热泵热水机组;
   3.2、对比参数
   1、每天总消耗热水量按60T来计算各个系统的投资运行费用。
   2、项目地点按珠三角地区计算各个系统的投资运行费用。
   3.3、初投资分析对照表          
 
 

 

系统1:双源热泵

系统2:空气源热泵

每天消耗热水量

60T

60T

加热设备选型

20P双源热泵机组×3台

20P空气源热泵机组×3台

闭式保温水箱

30T

30T

机房主要设备费用

加热设备

39万元

30万元

闭式保温水箱

30万元

30万元

水泵

5万元

3万元

管网配套工程

28万元

23万元

总投资费用

102万元

86万元

年运行费用

4.3万

18万

辅助设备

环境影响情况

无任何污染

无任何污染

安全性能

安全可靠,完全实现水电分离,智能控制

安全可靠,完全实现水电分离,智能控制

机房费用

无需机房,可安装在室外

无需机房,可安装在室外

维护费用

综合舒适性

 
   3.4、运行费用计算
   3.4.1、基本数据
   1、每天总热水量:60T,年平均每天所需热量Q=60000kg×(55℃-15℃)×1kcal/kg.℃=2400000kcal,考虑夏季用热水量及用热量较少,年度所需总热量按70%计算
   2、能源单价:电费0.968元/度(商业用电); 
   3、能源热值:电能860 kcal/kwh;
   4、设备热效率:空气源热泵400%;电加热95%;
   5、年运行天数按365天计算。
 
   3.4.2、运行费用计算:
   系统1、双源热泵供热系统
   双源热泵系统在空调季节和过渡季节启动水源侧,此时系统一边生产热水一边生产冷冻水,从热水角度来看,双源热泵热水机组提供冷冻水(冷量)给空调系统的同时,免费提供了生活热水。也就是在空调季节和过渡季节双源热泵系统“零”运行费用;只需计算冬季时启动空气源侧时的运行费用,每年冬季水源热泵启动空气源侧运行时间一般在20-45天之间,使用地方不同而有所不同,此处计算按35天考虑。
冬季时,每天热负荷Qd =2400000kcal/天。
   运行费用计算:
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   双源热泵系统每年运行费用2.4万元。
   系统2、空气源热泵供热系统
   空气源热泵系统全年以空气源工况运行,年运行费用计算:
   运行费用计算:
 
 
   3.4.2、运行费用对比
 
 

系统1双源热泵机组

系统2:空气源热泵机组

2.4万元

24.7万元

 

关键词:
双源热泵热水机组
清洁能源
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