热泵系统节能新技术
65页1、第10章 热泵系统节能新技术影响热泵性能及其广泛应用的主要技术瓶颈:热泵技术高效节能,涉及领域广,内容多,就目前应用或发展现状分析,影响热泵性能及其广泛应用的主要技术瓶颈是:1、部分负荷调节技术 2、冷凝侧或蒸发侧热量利用技术 3、高湿地区空气源热泵的除霜问题 4、开发新的热源或排热源。101 热泵变频节能技术 变频空调器消除了传统定频空调器启停机的能量损失,提高了系统的全年运行效率。1012 变频空调器的工作原理及技术特点 变频空调器采用由变频压缩机、电子膨胀阀、室内外换热器和风机系统等构成的可变容量制冷系统,根据室内空调器负荷大小和室外环境温度状态自动调节变频压缩机的运转速度和电子膨胀阀的开度,以改变空调器制冷系统中制冷剂的循环流量,从而输出满足要求的制冷量或制热量。变频空调器采用低频启动方式,启动电流小,对电网无冲击作用,启动后以最大能力进行制冷制热运行,使室内温度尽快达到设定温度,达到设定温度后自动降低运行能力,没有普通空调器的自动频繁开停现象。1013 变频空调器节能原理分析 在制取一定冷量时,影响变频空调器能量消耗的因素主要有4个方面:空调器的实际运行工况;压缩机电机效率;
2、压缩机启停次数;变频器的能耗。10131 空调器运行工况的影响空调器运行工况由4个参数确定,分别是制冷剂的冷凝温度和蒸发温度、冷凝器出口过冷度、蒸发器出口过热度,其中起主要作用的是冷凝温度和蒸发温度。理想条件下(即无换热温差时)运行于两个不同温度热源之间的可逆制冷机的制冷系数如下式所示:变频空调器在部分负荷下运行时,其换热温差要比相应的普通空调器低,即冷凝温度和蒸发温度分别更接近于室外和室内环境空气温度。普通空调器的换热温差约为15,5060部分负荷下运行的变频空调器的换热温差约为810。冷凝温度每下降1或蒸发温度每上升1,空调器的能效比大约能增加115,因此在换热温差减小这一点上变频空调器要比普通空调器理论上变频空调器要比普通空调器理论上节能节能1015。10132压缩机电机效率的影响 压缩机电机额定功率占到空调器总输入功率的90左右,其余10左右为风扇电机功率及其他损耗。真正的变频空调器基本上要求使用三相交流变频电机,由于电机效率的影响,变频空调器要比普通空调器节能10左右。10133压缩机启停次数的影响 变频空调器除了室内温度波动小之外,另外一个明显的好处是压缩机启停次数少。压缩
3、机在启动阶段电流通常是正常工作电流的2倍以上,容易造成压缩机绕组损坏,因此采用变频空调器对延长压缩机的使用寿命有一定好处。变频空调器由于启停次数少比普通空调器节能平均在1左右,最多不会超过2。10134 变频器能耗的影响 变频器本身有功率消耗,每lkVA的变频器容量发热所损耗的功率约为4050w,约占空调器总功率的35。这部分电耗对普通空调来说完全是多出来的。102 同时供冷供热的热泵系统 很多建筑物需要同时向不同的区域供冷和供热,如:1在过渡季节和冬季大型建筑物的内区需要供冷,而其周边区需要供热;2配有大面积玻璃的高大建筑物在向阳侧承受过热需要供冷,而在背阳侧需要供暖。这就对热泵系统的应用提出了较高的要求。相当部分的商业用热泵装置利用其内部热源,即在某些大型建筑物中,年供暖能量的大部分能够通过使由照明、设备散热、室内人员、太阳辐射获得的热量重新分配而提供。某些人口稠密的公共建筑需要非常大的通风量,可以考虑用热泵由通风排气中间回收热量。从本质上来讲,同时供冷供热的热泵系统是利用热泵来实现热量的再分配。当然,在建筑物内同时供冷和供热可以由单独的供冷设备和单独的供热设备借助于四管制空调水系
4、统来满足,然而利用热泵系统将会更经济地实现这一要求。供冷供热的热泵系统 它们大致分为以下几种:1用双管束冷凝器的热回收热泵系统;2分散式热泵系统(即水环热泵空调系统);3可再生能源水环热泵系统与混合系统;4空气热源一热回收系统;5四管热泵系统等。1021 用双管束冷凝器的热回收热泵系统1022分散式热泵系统(水环热泵空调系统)机组运行的性能系数与水温关系 随着水温的下降,制冷运行机组的制冷性能系数提高,而制热运行机组的制热性能系数下降。因此,当大部分机组进行制冷运行时,水温低一点好;反之,当大部分机组进行制热运行时,水温高一点好。传统的控制方法是允许水温随着进行制热运行机组的增多而降低,随着进行制冷运行机组的增多而升高,这样导致系统总能量消耗增加。水温的最优控制:美国JR斯纳德(JRSnyder)提出利用微机对水温进行最优控制,控制方案如下:计算机根据输入的水温数据、每小时室外空气温度数据、预计的制冷运行和制热运行机组的比例确定最佳水温,系统的冷却塔、加热设备、蓄热水箱按最佳水温的要求进行工作。当冷却塔运行而蓄热水箱内的水温高于最佳水温时,或当加热器运行而蓄热水箱内的水温低于最佳水温时
5、,蓄热水箱应当旁通。反之,蓄热水箱的水与系统水进行混合,保持最佳水温,以减少冷却塔或加热设备的工作时间。与集中空调系统或空气源热泵空调系统相比,水环热泵空调系统也存在着一定的缺点:制冷量较大(10kw以上)的水环热泵空调机组由于机组内压缩机的功率较大,机组噪声较大,在设计和安装时要考虑一些降低噪声的措施。利用新风比较麻烦,新风管道必须敷设到安装水环热泵空调机的房间,对于要求较高的房间,如对空气净化、加湿等有要求的房间,附加措施就更为复杂。水环热泵空调机多数为暗装,必须同建筑和室内装潢紧密配合,如空调机质量不好,会给维修带来麻烦。水环热泵空调系统是分散性的集中空调,由于机组分散,每一空调区内的热泵机组均要有稍许余量,所以当水环热泵空调机数量较多时总用电容量可能偏高,而实际上由于安装的热泵空调机不可能同时达到最大用电量,所以实际用电量并不高。小型水空气热泵机组的性能系数不如大型的冷水机组。水环热泵空调系统的一些特殊问题水环热泵空调系统的主要特点是回收建筑物的余热,而室内小型水空气热泵机组都是分区分散布置的,因此计算建筑物冷、热负荷时先要明确建筑物的分区。计算分区热负荷和冷负荷,以便确定各分
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