空气能在辐射供暖制冷领域应用分析


添加时间:2016-05-20 | 作者:空气能地暖资讯网 | 来源:

  针对空气能在辐射供暖制冷领域中的应用分析,主要包括2方面的内容:
  (1)有关水系统的设计;
  (2)对于热泵系统的部分负荷能效比IPLV的一些思考。
  在常规采暖系统中,系统循环水泵的功耗损失因其转变为热能,通常不被足够的重视。在空气能热泵辐射供暖制冷系统中,电能被 更高效率的利用,而且循环水泵在整个供暖/制冷季中,通常是24小时/长时间不停运转的,水泵的功耗对于整个系统的节能运行,起着重要的作用!

空气能在辐射供暖制冷领域应用分析

  当前水系统中存在的问题:
  1
  水泵的实际功耗过大
  末端管路系统的变化多端,对于循环水泵选型造成了很大的影响;特别是在户式项目中,由于项目较小且量多,一般都会选择快速估算的方法来选择水泵,水泵选择过小则不能将热泵的热量有效传输到室内散热末端中,使得用户需求得不到满足,因此为了确保安全性,水泵往往会选得过大,水泵选择过大会相应增加水泵功耗,同时降低热泵机组的换热效率。
  2
  水泵空载流量所消耗的功率未引起重视
  户式项目的特性是:室内散热末端的负荷率一般为50~70%,大部分时间建筑负荷率往往不需要100%的采暖/制冷需求;因而循环水泵在此状态下长时间工作,容易导致水泵能力过剩,使得水泵空载流量,“小数怕长计”,水泵空载流量所消耗的功率就会愈加突出。
  以上问题导致了系统实际运行能效达不到预期;在近年发布的一些项目的实际运行调查报告也指出,水泵功耗过大,是导致整个系统运行能效降低的重要原因。特别是在一些能耗高的系统中,水系统泵的能耗可高达30%;在一般住宅建筑中,水系统泵的功耗在10~20%;这都指明了水泵功耗对水系统运行效率的影响。
  在此扩展提及室内散热末端形式上的特点与对比,室内散热末端的散热能 力用数学公式表示:
  Q=K·F·ΔT
  其中:Q表示末端设备散热(冷)量,K表示单位面积换热强度,F表示末端设备换热面积,ΔT表示介质间的平均温差。
  在室内散热末端形式上,主要有3种:
  1)风机盘管,采用的是强制对流换热,因其有特定的温差设计、换热器较为高昂等因素,散热能力主要受K值影响;
  2)散热器,采用的是自然对流换热,其散热能力主要受ΔT影响,一般采用高温热源进行供应;
  3)地暖等辐射末端,采用的是自然对流+辐射换热,主要通过加热建筑对室内辐射供暖,其散热能力主要受F值影响,即换热面积越大,散热量越大。
  为了达到系统节能,设计师往往“偏爱”大流量设计,因为普遍认为:
  但是这一切的前提是:1)不计水泵的功耗,2)系统已经固定;否则盲目采用大流量小温差设计,会导致水泵功耗过大,从而降低系统运行能效。
  在热泵类的主机设计中,通常采用Δt=5℃的标准;但不同的室内散热末端,其设计标准也各不相同:
  风机盘管的设计标准与热泵主机的设计标准基本对等;散热器末端则偏差较大,高达20℃的温差对热泵主机效率不利,宜使用锅炉、集中供暖等热源(因为对其影响不大),在此不多介绍;地暖辐射末端的设计标准为不大于10℃,那么在设计辐射末端时,按什么温差/流量来确定呢?
  《住宅户式空气源热泵供热和太阳能生活热水联合系统应用技术导则》中提到:
  对于《导则》中地暖供回水温差设计的参考标准,我们有不同的看法!
  在同样的地暖系统中,同一供水温度情况下,Δt=5℃与Δt=10℃时,其散热能力不同;如下图所示:
  由上可知,相较于10℃大温差,5℃小温差的地暖末端散热能力更高一些;即室内散热器的设计,在同等水温条件(进水温度//平均温度)下,大流量下的K值更高。因此设计出来所需要的热交换面积会更小,从一般的末端散热器计算角度来看,这样是没有错的;但对于地暖辐射系统,其面积的增大几乎是不花费成本的,这样的设计思路反而不利!
  大流量“设计”的思想,用在热泵为冷热源的辐射供暖制冷系统中,会使辐射系统所具有的大面积换热的特点得不到充分的发挥,反而增加了水泵的功耗,实际运行中消弱了整个系统的运行能效,得不偿失!


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