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技術(shù)
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熱泵技術(shù)在建筑領(lǐng)域的運用

   2014-08-11 中國節(jié)能網(wǎng)3870
核心提示:建筑節(jié)能是一項綜合的大型的系統(tǒng)工程,涉及國家的能源政策,也涉及到建筑、結(jié)構(gòu)、建筑熱工、建筑設備、建筑電氣、技術(shù)經(jīng)濟、計算機軟件等專業(yè)
建筑節(jié)能是一項綜合的大型的系統(tǒng)工程,涉及國家的能源政策,也涉及到建筑、結(jié)構(gòu)、建筑熱工、建筑設備、建筑電氣、技術(shù)經(jīng)濟、計算機軟件等專業(yè)的 技術(shù)、資料、經(jīng)驗。但是就目前已建成的節(jié)能建筑物來看,窗戶過于小,又不能開啟,恐怕還不符合一般人的生活習慣,而且在建筑本身的節(jié)能上考慮較多,而其中 的空調(diào)系統(tǒng),采用高效節(jié)能的主機和合理的系統(tǒng)設計,建筑內(nèi)部的熱回收的考慮,尚嫌不足。下面僅就空調(diào)、采暖、熱水供應兩個節(jié)能的重大課題,作一介紹。
熱泵技術(shù)是一種熱能回收技術(shù)。使用熱泵技術(shù),利用空氣、水或土壤中所蘊藏的趨于無限的能量,一年四季都可以取出其中的熱量來制造熱水;或者將熱 量排放到空氣、水、土壤中。利用熱泵原理制造的空調(diào)冷熱水機組或者熱泵熱水機組都是一種制冷供熱效率都大于1的設備。無論是水源熱泵或者空氣源熱泵,都是 可以吸取低溫水源或空氣源的熱量,再將這一些熱量連同本身所消耗的一部分電能所轉(zhuǎn)化的熱量,轉(zhuǎn)送到常溫環(huán)境條件下去應用。利用熱泵技術(shù),可以充分利用空調(diào) 的余熱,制造出空調(diào)和生活熱水同時產(chǎn)生的“兩用機組”,或者稱之為“熱回收機組”—在夏季利用空調(diào)用的冷水機組的冷凝熱回收,可以很方便地得到生活熱水; 而在冬季,對于仍需要部分空調(diào)降溫的場合,也比較容易利用空調(diào)余熱來制取生活熱水。例如,南方某酒店的大型中央空調(diào)系統(tǒng),利用部分空調(diào)冷回水為熱源,加裝 一臺水源熱泵熱水機組,達到了為酒店全年供應生活熱水的目的。冬季水源熱泵的蒸發(fā)側(cè)產(chǎn)生的冷水(7℃),仍可以供應部分需要空調(diào)降溫的房間(例如,KTV 包間、餐廳、歌舞迪斯科舞廳等等),而大型空調(diào)冷水機組可以關(guān)閉不用利用空調(diào)冷回水為熱源的水源熱泵空調(diào)供熱水兩用系統(tǒng)的簡單流程可見圖1。
 
目前,許多住宅或商業(yè)建筑中,要求一方面解決冬季采暖和夏季空調(diào)降溫的問題,另一方面又要求全年有生活熱水供應。前者,一般用一套家用或商用中 央空調(diào)系統(tǒng);后者,單獨用一套生活熱水供應系統(tǒng),也就是說用了兩套獨立的系統(tǒng)。目前家用/商用中央空調(diào)都是利用空氣源熱泵為主機的,可以達到夏季供冷、冬 季供暖的作用。當氣溫極低時,還必須用輔助加熱的辦法來增加主機的制熱功率,保證冬季的供暖效果。但目前三種形式的家用/商用中央空調(diào)系統(tǒng),均沒有同時解 決全年的生活熱水供應問題。
能否做到一套家用/商用的熱泵空調(diào)、采暖、全年生活熱水供應的三用機組,而且不用礦物燃料來補充加熱呢?下面就真正意義上的夏季空調(diào)、冬季采暖、全年生活熱水供應一體化的“三用機組”的研發(fā)作一些介紹和探討。
下面列舉有關(guān)三用機組的幾種做法。
1雙級壓縮和變頻壓縮,增大單機低溫工況下的制熱功率
為了提高低氣溫下機組的制熱功率,采用“一次節(jié)流中間補氣不完全冷卻的雙級壓縮”的機組,同時對低壓級壓縮機進行變頻控制,其機組內(nèi)部流程圖可見圖2。
未命名.jpg
 
圖2  一次節(jié)流中間補氣不完全冷卻雙級壓縮低壓變頻三用機組
該機組在夏季制冷時,僅利用低壓壓縮,四通閥斷電,處于制冷位置(圖上的虛線箭頭表示氟利昂的流向);一般低氣溫下制熱時,也僅開啟單級低壓壓 縮,四通閥通電,處于制熱位置;當出現(xiàn)低溫制熱工況時,打開節(jié)流裝置B,關(guān)閉電磁閥C,實施對高壓級補氣冷卻的雙級壓縮工作。雙級壓縮時,可以調(diào)節(jié)低壓級 壓縮機的供電頻率,改變低壓級的壓氣量,使得系統(tǒng)的中間壓力處于最佳壓力狀態(tài),保證高效率和一定的制熱量。機組利用雙級壓縮和增加低壓級壓縮機頻率的方法 來提高制熱量和制熱性能系數(shù),以及降低壓縮機排氣溫度,來解決空氣源熱泵冬季制熱量不足,制熱性能系數(shù)低下,以及壓縮機排氣溫度過高無法正常運行的問 題。。
2利用工質(zhì)(氟利昂)的冷凝熱,以及液氟過冷熱的空調(diào)、采暖、生活熱水三用機組
利用氣相工質(zhì)的冷凝熱,以及液相工質(zhì)的過冷卻熱的制取空調(diào)冷熱水、全年生活熱水供應的三用機組的原理圖可見圖3。
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圖3  利用冷凝熱及過冷卻熱的變頻壓縮制冷、采暖、熱水三用機組
其特點是:
為利用液氟過冷熱,在冷凝終了的液氟管路上串接一個生活熱水的預熱器(對于液氟來說是過冷器)8,然后再將過冷的液氟通入貯液器9。這不僅利用 了過冷卻熱預熱了熱水,而且提高了工質(zhì)循環(huán)的性能(增加了工質(zhì)單位重量的制冷量)。為利用高溫高壓氣相氟利昂的冷凝熱,在壓縮機排氣口1與熱泵四通閥5之 間設置再熱器(熱水器)3,用來全年制取生活熱水。四通閥2及單向閥4、21是為了切斷或打開通向再熱器3的氣相氟利昂管路之用,當不需要生活熱水或熱水 溫度過高時,改變四通閥2的流向,使得高溫制冷工質(zhì)直接流入熱泵四通閥5中,或被風冷凝(制冷時),或加熱空調(diào)用的熱水(制熱時)。
 
 
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