低位熱源形式的特點(diǎn)

1、2.1 各種低位熱源形式的特點(diǎn) 空氣源熱泵空氣源熱泵有許多優(yōu)點(diǎn),如高效、節(jié)能、環(huán)保，無須安裝冷卻塔，可以不占用機(jī)房，使用維護(hù)方便等。空氣源熱泵在高層建筑中應(yīng)用，可能會面臨室外換熱器安裝不便的問題。一般高層建筑的室外換熱器安裝在裙房或塔樓的屋頂，但當(dāng)熱泵臺數(shù)較多，換熱器占地面積大或屋頂需要承擔(dān)其它功能時(shí)，就需要為空氣源熱泵的室外換熱器尋找合適的安裝位置。多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)還表明，空氣源熱泵在寒冷地區(qū)應(yīng)用存在以下突出問題：（1） 熱負(fù)荷與供熱能力變化不一致 隨著室外環(huán)境溫度的降低，壓縮機(jī)吸氣比容增大，使得機(jī)組制冷劑質(zhì)量流量迅速下降，這樣機(jī)組的制熱量就以相應(yīng)比例下降 與此同時(shí)，建筑物熱負(fù)荷卻隨室外溫度的

2、降低而增大，這就涉及到平衡點(diǎn)溫度問題。所謂平衡點(diǎn)溫度是指建筑熱負(fù)荷與熱泵機(jī)組所提供的供熱量相等時(shí)所對應(yīng)的室外溫度。當(dāng)室外溫度低于平衡點(diǎn)溫度時(shí)，熱泵供熱量不足，需要增加輔助熱源，這將使設(shè)備初投資增加，系統(tǒng)更復(fù)雜，給運(yùn)行、維護(hù)、調(diào)節(jié)帶來不便。平衡點(diǎn)溫度取得過低，則選用的輔助熱源較小，甚至可以不設(shè)輔助熱源，但這樣熱泵容量過大，機(jī)組長期在部分負(fù)荷下運(yùn)行，效率降低；如平衡點(diǎn)溫度選得過高，則所需輔助熱源過大，亦不利于節(jié)能。只有合理平衡點(diǎn)溫度，才能將此矛盾對系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)合理性的影響降到最低限度。（2） 壓縮機(jī)的工作狀況變差 隨著室外環(huán)境溫度的降低，壓縮機(jī)的吸氣壓力降低，壓縮比增大，壓縮過程嚴(yán)重偏離正常壓縮過程，

3、導(dǎo)致機(jī)組排氣溫度急劇上升。壓縮比增大造成壓縮機(jī)的輸氣系數(shù)、輸氣量及效率的下降。同時(shí)壓縮機(jī)排氣溫度過高，使?jié)櫥偷恼扯燃眲∠陆?，影響壓縮機(jī)的潤滑。壓縮比過大使得壓縮機(jī)排氣溫度超溫、系統(tǒng)頻繁啟停，無法正常工作。（3） 低溫結(jié)霜問題 當(dāng)室外溫度較低而相對濕度過大時(shí)，室外換熱器發(fā)生結(jié)霜現(xiàn)象。換熱表面上的積霜若不及時(shí)清除，將堵塞空氣通道，減小傳熱表面，增大傳熱熱阻，使得供熱量驟減，空氣流動阻力顯著增加，換熱效率明顯降低，制冷裝置的總體性能下降。結(jié)霜嚴(yán)重時(shí)，除霜損失大，系統(tǒng)供熱量及運(yùn)行的可靠性、經(jīng)濟(jì)性均受影響，甚至有可能發(fā)生停機(jī)現(xiàn)象。因此,必須適時(shí)進(jìn)行除霜，以保持系統(tǒng)高效率運(yùn)行。（4） 節(jié)能效果降低 室外

4、溫度降低，導(dǎo)致蒸發(fā)溫度降低，在相同冷凝溫度下條件，壓縮比大，單位制熱量耗功增加，制熱性能系數(shù)下降，再加上除霜耗能，供熱季節(jié)性能系數(shù)降低，能源利用率降低，熱泵較其它熱源形式的優(yōu)越性被削弱，甚至不如其它熱源形式經(jīng)濟(jì)合理。 地表水源熱泵水的熱容量大，換熱系數(shù)大，機(jī)組效率高，地表無需回灌，投資小，環(huán)境破壞小。地表水熱泵的應(yīng)用條件及存在的問題如下：（1） 附近有便于取用的地表水源的建筑才可能考慮此低位熱源形式，多數(shù)高層建筑周圍不具備這樣的有利條件。（2） 地表水水質(zhì)比傳統(tǒng)空調(diào)用水要差得多，換熱器易出現(xiàn)腐蝕、堵塞等現(xiàn)象。水質(zhì)對水處理成本，設(shè)備壽命，系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性影響很大。（3） 北方冬季氣溫低，地表水熱能品味

5、低，難以被利用，這極大地限制了水源熱泵在北方的應(yīng)用。 地下水源熱泵深井回灌式的地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，近年來發(fā)展較快，在我國上海、浙江、北京、內(nèi)蒙古等許多地區(qū)都有了工程應(yīng)用實(shí)例。地下水水溫比較恒定，為熱泵提供較低的冷凝溫度和較高的蒸發(fā)溫度，使地下水源熱泵具有較高的制冷、制熱性能系數(shù)，是建筑物夏季供冷、冬季供暖的一種穩(wěn)定、高效、節(jié)能、環(huán)保的冷熱源設(shè)備。地下水源熱泵應(yīng)用條件及存在的問題如下：（1） 水量、水質(zhì)、水溫問題。必須要有豐富、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)的地下水資源，才能顯現(xiàn)水源熱泵的優(yōu)越性。（2） 要有便于開采回灌的地質(zhì)條件。（3） 建筑物周圍必須具備井群布置條件。深井涉及到地面沉降問題，會對鄰近的建筑基礎(chǔ)

6、造成影響。且如果井間距離過小，可能會形成抽水與回灌的熱短路。（4） 地下水源熱泵可能會造成地下水的污染和破壞。（5） 地下水使用政策，也影響地下水源熱泵的經(jīng)濟(jì)性。 土壤源熱泵土壤源熱泵環(huán)保無污染，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。地下土壤溫度一年四季相對穩(wěn)定，冬季比室外環(huán)境空氣溫度高，夏季比環(huán)境溫度低，這種溫度特性使得土壤源熱泵效率較高39。土壤溫度波動小的特性也使得熱泵機(jī)組運(yùn)行更穩(wěn)定、可靠，維護(hù)費(fèi)用降低40。土壤的蓄能特性實(shí)現(xiàn)了冬、夏季能量的互補(bǔ)性，提高了熱泵的性能系數(shù)。土壤源熱泵的應(yīng)用條件及存在的問題如下：（1） 土壤導(dǎo)熱系數(shù)小，使埋地?fù)Q熱器的面積較大，這就需要較大的埋管場地。（2） 連續(xù)運(yùn)行時(shí)，熱泵

7、的冷凝溫度或蒸發(fā)溫度受土壤溫度的影響而發(fā)生波動。（3） 此低位熱源形式涉及鉆探工程，東北地區(qū)的一些項(xiàng)目甚至要穿越凍土層，施工困難，系統(tǒng)投資比較大。有資料統(tǒng)計(jì)，鉆孔工程量大約為每平米建筑面積的 12 倍，特別是垂直地埋管式地源熱泵系統(tǒng)，需要大量的鉆孔工程，系統(tǒng)地下部分的投資約與地上部分持平，影響了一些業(yè)主對于該技術(shù)的選擇。 太陽能熱泵太陽能具有分布廣泛、無需運(yùn)輸、安全、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。太陽能熱泵的應(yīng)用條件及存在的問題如下：（1） 太陽能能流密度低且不穩(wěn)定 太陽能能流密度低，要獲得足夠的熱量需要較大的面積，集熱器布置困難。太陽能受天氣、季節(jié)影響較大，單一的太陽能裝置對許多連續(xù)用能的用戶來說往往不能

8、滿足要求，需要其它熱源作為補(bǔ)充，或采取必要的蓄能措施。（2） 投資經(jīng)濟(jì)性差 太陽能熱泵系統(tǒng)初投資偏高，我國目前的能源結(jié)構(gòu)和較低的燃料價(jià)格直接影響太陽能熱泵的市場競爭力。（3） 技術(shù)不成熟 目前我國的太陽能利用主要集中在被動式太陽房采暖和熱水器提供家用熱水上，而主動式太陽能供熱系統(tǒng)的開發(fā)利用還相對落后。我國對太陽能熱泵的研究起步較晚，各種類型的太陽能熱泵性能及其自動化水平都有待提高。（4） 標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn) 太陽能熱泵產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化水平不高。只有實(shí)現(xiàn)太陽能熱泵系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和規(guī)?；瘧?yīng)用， 從而大幅度降低生產(chǎn)成本，才能增強(qiáng)其市場競爭力。2.3 各種低位熱源形式的綜合比較根據(jù)上述分析，將各種低位熱源做比較見表 2-1。在進(jìn)行場地大小比較時(shí)，以相同供熱量下太陽能熱泵所需集熱器