水環(huán)熱泵空調(diào)的節(jié)能分析

1、水環(huán)熱泵空調(diào)的節(jié)能分析PHNIX(芬尼克茲集團蘇華強摘要:本文介紹了有關(guān)水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的特點以及節(jié)能、投資偏低、運行費用偏低的主要因素,并通過工程實例對采用水冷螺桿與水環(huán)熱泵的初投資及運行成本進行了分析。關(guān)鍵詞:水環(huán)熱泵經(jīng)濟性節(jié)能環(huán)保Energy-saving Analysis on Water Loop Heat Pump Air-conditioning SystemBy Su HuaqiangAbstract:This article describes the water loop heat pump air-conditioning system characteristics,a

2、s well as the main reasons of energy saving,low investment,low running costs and use example projects to illustrate the initial investment and operating cost of using water-cooled screw with water loop heat pump.Key Words:water loop heat pump;economy;energy-saving;environment protection PHNIX0前言隨著燃氣

3、、燃油等能源價格的不斷攀升,越來越多的相關(guān)企業(yè)對其運行成本的不斷增加而感到無所適從。燃氣鍋爐、燃油鍋爐作為水冷螺桿機組、離心機組等傳統(tǒng)中央空調(diào)采暖的加熱源同樣因為能源價格的升高而造成運行成本的增加。水環(huán)熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)因其全年運行成本低且初期投資不高受到越來越多用戶的青睞。1水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的主要特點1水源穩(wěn)定由于水環(huán)熱泵的熱源溫度全年較為穩(wěn)定,一般為1025,其制冷、制熱系數(shù)可達4.0 4.7,與傳統(tǒng)的空氣源熱泵相比,要高出40%左右,其運行費用為普通中央空調(diào)的5060%。2高效節(jié)能水源熱泵機組可利用的環(huán)境水體溫度冬季為12-22,水體溫度比環(huán)境空氣溫度高,所以熱泵循環(huán)的蒸發(fā)溫度提高,能效比

4、也提高。而夏季水體為18-35,水體溫度比環(huán)境溫度低,所以制冷的冷凝溫度降低,機組效率提高。而且PHNIX水源熱泵機組采用獨創(chuàng)的高效換熱器,內(nèi)外螺紋不但增大換熱面積,提高了換熱效率高,且具有不容易結(jié)垢、有自清潔能力等優(yōu)點,克服了一般板式換熱器容易堵、易漏、不易清洗等缺點。3運行穩(wěn)定可靠水體的溫度一年四季相對穩(wěn)定,其波動的范圍遠遠小于空氣的變動。是很好的熱泵熱源和空調(diào)冷源,水體溫度較恒定的特性,使得熱泵機組運行更可靠、穩(wěn)定,也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟性。且無須專人維護或操作,運行維護費用極少。不存在空氣源熱泵的冬季除霜等難點問題。4環(huán)境效益顯著水環(huán)熱泵使用電能,電能本身為一種清潔的能源,但在發(fā)電

5、時,消耗一次能源并導致污染物和二氧化碳溫室氣體的排放。所以節(jié)能的設備本身的污染就小。設計良好的水環(huán)熱泵機組的電力消耗,與空氣源熱泵相比,相當于減少30%以上,與電供暖相比,相當于減少70 %以上。水環(huán)熱泵機組的運行沒有任何污染,可以建造在居民區(qū)內(nèi),沒有燃燒,沒有排煙,也沒有廢棄物,不需要堆放燃料廢物的場地,且不用遠距離輸送熱量。5應用范圍廣水環(huán)熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào),一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)。特別是對于同時有供熱和供冷要求的建筑物,水環(huán)熱泵有著明顯的優(yōu)點。不僅節(jié)省了大量能源,而且用一套設備可以同時滿足供熱和供冷的要求,減少了設備的初投資。水環(huán)熱泵可應用于賓館、商場、辦公樓

6、、學校等建筑。6水管不需要保溫空氣源熱泵機組夏季輸送的是冷凍水,冬季輸送的是熱水,因此,管路系統(tǒng)必須保溫,而水源熱泵的空調(diào)系統(tǒng),夏季管內(nèi)冷卻水供回水設計溫度3035,冬季供熱水溫度僅為1621,因此,水管路系統(tǒng)可以不保溫,管路系統(tǒng)的初投資與維護費用降低。7便于計量和收費水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的能耗主要是水源熱泵機組,各用戶能夠安裝獨立的電表分戶計費,便于物業(yè)管理和系統(tǒng)能源的管理。各個獨立機組,各個獨立區(qū)域的空調(diào)均可單獨的計量與收費。這對于用戶合理使用空調(diào)系統(tǒng),節(jié)約空調(diào)系統(tǒng)的能耗,公平、公正、公開地攤派空調(diào)運行管理是很有利的。8節(jié)約投資水源熱泵系統(tǒng)不需設冷凍機房,不設大的通風管道,不設大的鍋爐房和沒有

7、冷凍水系統(tǒng),管道因是冷卻水系統(tǒng),不需保溫,故安裝和投資費用大大減少。9冬季輔助熱源:可以是燃氣鍋爐、燃油鍋爐、蒸汽鍋爐或空氣源熱泵等。2節(jié)能的主要因素如下:水源熱泵機組直接安放在戶內(nèi),熱網(wǎng)輸配損失可忽略不計。水源熱泵機組采暖能效系數(shù)COP大于4,部分負荷時,COP值仍很穩(wěn)定。以自來水為熱源的冬季需加輔助熱源的水源熱泵系統(tǒng),由于考慮壓縮機發(fā)熱量,住宅同時使用系數(shù)及夜間調(diào)節(jié)溫度等措施后輔助加熱容量約為熱負荷的1/21/3。3水源熱泵采暖空調(diào)方案工程項目投資偏低的主要原因:不設專用機房。中央空調(diào)的機房面積(包括空調(diào)裝置、電氣及其它約為空調(diào)建筑面積的58%,其中空調(diào)裝置約占45%。水源熱泵將空調(diào)裝置分

8、散設在每戶,不僅減少了機房的建設費用,在寸土寸金的地區(qū),增加的辦公面積,營業(yè)面積的作用就更大了。封閉水管不要保溫,對豎井沒有特殊要求。中央空調(diào)系統(tǒng)的豎井占有較多建筑物的有效面積,全空氣系統(tǒng)的豎井面積更大。豎井布置的是否恰當,不僅會影響空調(diào)系統(tǒng)的效率,而且對空調(diào)的投資有較大的影響。沒有燃煤、燃氣、燃油的運輸費用、儲運費用以及相應工人的工資。4水源熱泵系統(tǒng)運行費用偏低的原因:水源熱泵機組直接設置在用戶房間內(nèi),減少了輸配損失。水源熱泵機組能效系數(shù)較高,且性能系數(shù)的穩(wěn)定性較好。水源熱泵系統(tǒng)具有熱回收性能。當同一建筑中有的房間需供熱,有的房間需制冷時,往往無需冷卻散熱及輔助加熱。5水源熱泵系統(tǒng)的可靠性采

9、暖、空調(diào)系統(tǒng)運行的可靠性指的是系統(tǒng)穩(wěn)定性好,調(diào)節(jié)靈活。所謂穩(wěn)定性好指的是采暖空調(diào)房間的溫度、濕度、氣流速度等熱舒適性參數(shù)不受外界的影響,保持在設計范圍內(nèi),即當系統(tǒng)的某一部分發(fā)生事故,或某用戶的設備發(fā)生故障時,對另外的房間沒有影響或影響較少。水源熱泵系統(tǒng)的熱泵機組設置在每個房間內(nèi),當某一臺發(fā)生故障后,只要將聯(lián)接該設備的供、回水閥關(guān)斷,就不會對相鄰用戶產(chǎn)生任何影響。所以說,水源熱泵的穩(wěn)定性非常好。水源熱泵的溫度自控裝置組合在熱泵機組中,無需另設控制中心或控制室,用戶根據(jù)自己的愿望,可靈活地控制室溫和風機轉(zhuǎn)速。除此之外,水源熱泵系統(tǒng)便于進行熱計量,物業(yè)公司根據(jù)用戶的耗電量就可向用戶收費,是解決當前采

10、暖、空調(diào)收費難的一項重要舉措。6初投資及運行費用分析以下對某一建筑面積為15000平方米的場所采用雙螺桿冷水機組+(燃煤、燃油、燃氣鍋爐與采用水環(huán)熱泵機組+熱泵熱水機組方案對其主要設備的出投資及運行費用進行了分析對比:A:采用雙螺桿冷水機組為主機(1空調(diào)機房(制冷部分主要設備初投資費用表1設備名稱合計(萬元雙螺桿冷水機組64.12風機盤管22.4空調(diào)水泵 2.61冷卻水泵 2.61磁水處理儀 3.04冷卻水塔 6.00合計100.83(萬元注:空調(diào)水泵兩用一備,冷卻水泵兩用一備。(2空調(diào)機房(采暖部分主要設備的初投資費用表2采暖方式設備名稱合計(萬元(3空調(diào)機房主要設備運行費用表3設備名稱每天

11、使用時間(h夏季運行費用(萬元冬季運行費用(萬元雙螺桿冷水機組812.250風機盤管8 1.48 1.23空調(diào)水泵8 1.61 1.35冷卻水泵8 1.610冷卻塔風機80.3501燃煤蒸汽鍋爐89.78冷水機組+燃油合計49.47(萬元冷水機組+燃氣合計40.91(萬元B、采用水環(huán)熱泵機組為主機（1）空調(diào)機房（制冷部分）主要設備的初投資費用 合計 (萬元 84 2.61 1.74 6.00 94.35(萬元 表4 設備名稱 水環(huán)熱泵機組 冷卻水泵 磁水處理儀 冷卻水塔 合計 注：冷卻水泵兩用一備。 （2）空調(diào)機房（采暖部分）設備的初投資費用 表5 采暖方式 設備名稱 熱泵熱水機組 合計 (萬

12、元 39 熱泵 （3）空調(diào)機房主要設備運行費用 設備名稱 水環(huán)熱泵機組 水泵 冷卻塔風機 熱泵熱水機組 水環(huán)熱泵機組+熱泵熱水機組合計 注：運行費用計算參數(shù)及方法 表5 夏季運行費用(萬元 12.67 1.61 0.35 0 34.34(萬元 冬季運行費用(萬元 6.25 0.5 0 12.96 每天使用時間(h 8 8 8 8 機組設有溫控裝置： 出水溫度達到高位設定值后， 機組停止運行或以低能量級狀態(tài)運行； 出水溫度降到低位設定值后,機組啟動。因此機組在整個運行時間區(qū)間內(nèi)并不連續(xù)工作，存 在一個運行系數(shù) K，根據(jù)試驗 K 取值 0.7。機組和水泵間設有聯(lián)動開關(guān)，兩者同時開停,K 同 樣適合

13、水泵。 計算是以： 夏季制冷期 120 天， 冬季采暖期水環(huán)熱泵 100 天， 輔助熱源采暖期 40 天 （注： 水環(huán)熱泵的冬季采暖期與水冷螺桿采暖期對輔助熱源的開啟條件不同 ） ，每天空調(diào)使用時 間:8 小時，0.65 元/度電，0.60 元/kg 煤、3.4 元/m 燃氣、5.6 元/kg 輕油為標準進行的。 運行費用=空調(diào)實用功率*每天空調(diào)使用時間*運行系數(shù)*電費價*供冷（暖）期 3 鍋爐運行費用=每小時所耗燃料量*每天空調(diào)使用時間*運行系數(shù)*燃料單價*供暖期 運行費用不包括燃煤、燃氣、燃油的運輸費用，儲運費用；不包括相應工人的工資。 熱泵熱水機組運行費用=每噸要求水溫加熱成本*每天空調(diào)

14、使用時間*運行系數(shù)*用電單價*輔 助供暖期 綜合以上四種方案的列表如下： 項目 方案 （萬元） 主要設備投資 表7 運行費用 夏季 萬元 元/ m2 9.8 11.5 11.5 11.5 萬元 19.21 12.36 32.17 23.61 冬季 元/ m2 12.8 8.3 21.5 15.8 萬元 34.34 29.66 49.47 40.91 全年 元/ m2 22.6 19.8 33 27.3 1 水環(huán)熱泵+熱泵熱水機組 冷水機組+燃煤鍋爐 133.35 121.93 124.18 123.83 14.63 17.3 17.3 17.3 2 冷水機組+燃油鍋爐 冷水機組+燃氣鍋爐 7、結(jié)語 經(jīng)過分析對比，可以得知水環(huán)熱泵系統(tǒng)是一種節(jié)能、環(huán)保、無污染的中央空調(diào)系統(tǒng)。 特 別適用于需要同時制冷和制熱的商場項目中。 根據(jù)運行費用比較，可以知道水環(huán)熱泵中央空 調(diào)系統(tǒng)還是一種