水源热泵-节能系统评价.doc

水源热泵节能系统评价 课题： 学院： 班级： 姓名： 学号： 2014年11月19日 1.背景目的分析 1.1问题指出 《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020) 》明确将能源、城镇化和城市发展确定为优先领域,并将可再生能源低成本规模化开发利用、建筑节能与绿色建筑作为优先主题。空调系统在营造舒适环境的同时,也在消耗大量的能源。大量研究表明,一般中央空调系统能耗约占整个建筑总能耗的50%左右。作为公共建筑能耗中的大户,暖通空调系统的节能有很大潜力,对实现节能减排有着重要而深远的意义。 热泵是一种利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的装置。水源热泵利用储存在地球表面或地表水里的太阳能作为空调冷热源,是可再生能源利用技术。国内外都非常重视这一技术的研究和应用。 1.2系统特性的定性分析 完整的水源热泵空调系统由水源系统、热泵机组、输配系统、末端用户系统组成,其能耗相应也由各部分能耗共同构成。就水源热泵机组本身而言,其节能环保的优势非常突出,但水源热泵空调系统增加了水源系统的初投资以及取水输水的能耗。一般而言,水源系统包括水源、取水构筑物、输水管网、水处理设备等,在与常规空调系统形式比较时,往往也因为这部分投资和运行费的增加抵消了水源热泵空调系统的一部分优势,使得应用受到了限制。因此,在空调系统设计中,除了与水专业人员深入配合,设计高效经济的水源系统外,空调系统本身应结合具体情况综合应用节能技术,提高系统的整体能效。 我国目前为了保护有限的水资源,对地下水的使用进行了限制,有些区域甚至对于地下水的抽取和排放进行两次收费,因而降低了系统的经济性。地表水热泵系统相对于地下水热泵系统投资低,水源持续稳定,避免了较高的抽水功耗和回灌的问题。而且地表水与外界换热量较大,大大削弱了冬夏吸释热量不平衡对水体温度的影响。地表水热泵系统高效节能,机组COP值可达5以上。因此,在有充裕的地表水资源且建筑物与水体的距离经济合理的区域均可以考虑使用地表水水源热泵空调系统。我国南方地区地表水资源丰富, 且一般夏季地表水体温度为20～30℃,冬季为10～20℃,非常适合推广应用该技术。 1.3需要及技术预测 根据对水源的利用方式,水源热泵可以分为开式系统和闭式系统。所谓开式系统,是指从江、河、湖等水源抽水,并经一系列水处理工艺之后,直接进入水源热泵机组进行制冷或制热,然后返回水源,循环利用;闭式系统则是利用中间换热器提取江河水等淡水源的热量,经载冷(热)介质把冷热量送入机组进行制冷制热循环。对于开式系统,水源水直接进入机组,能量损失少,系统管路简单,运行维护方便,能够有效降低取水能耗。但是对水源水质要求较高,适用性受到限制。闭式系统在机组与水源之间是一个封闭的冷热交换系统,中间循环介质处于闭式环路系统,保证了进入主机的水源水质,提高了机组的适用范围,减少了水处理设备的投入,但是运行管理较开式系统复杂,且由于中间换热对冷热量的损耗和二级取水泵的设置使运行费用略有增加。《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019- 2003)中规定,直接进入水源热泵机组的水质应满足《工业循环冷却水处理设计规范》(GB50050-2003)及有关产品对水质的要求。主要水质控制指标见表1。在水质条件较好,能保证水源热泵机组正常安全运行时,开式系统具有更为突出的节能优势。 1.4系统的目的明确 通过对水源热泵的节能技术改进方案，应用于公共建筑空调系统，已达到建筑物节能标准和高效运行。 2.功能分析 输配系统主要由水泵、风机及其管路、阀件等组成,其任务是将蓄载冷热量的水或空气等媒质,输送和分配至空调末端。公共建筑,特别是大型公共建筑供暖空调电力消耗中,60%～70%由输送和分配冷量、热量的风机、水泵所消耗。目前建筑系统中风机、水泵的电力消耗(包括集中供热系统水泵电耗)占我国城镇建筑运行电耗的10%以上,而这部分电耗有可能降低60%～70%,因此应是建筑节能的重点。随着变频技术的成熟,空调系统中的输配设备,如水泵、风机等,越来越多地采用这种技术进行节能。研究分析表明,变频技术应用在空调水系统中,能有效解决部分负荷下的大流量小温差问题,大大减少运行能耗。对于系统较大、阻力较高,且水系统分区各环路负荷特性相差较大时,若采用一次泵方式,水泵流量和扬程要根据主机流量和最不利环路的水阻力进行选择,配置功率都比较大;部分负荷运行时,无论流量和水流阻力有多小,水泵也要满负荷配合运行,管路上多余流量与压头只能采用旁通和加大阀门阻力予以消耗,因此输送能量的利用率较低,能耗较高。若采用二次泵方式,二次水泵的流量与扬程可以根据不同水力特性的环路分别配置,极大地避免了无谓的浪费。而且二次泵的设置不影响制冷主机规定流量的要求,可方便的采用变流