1 概述
热泵机组在提供生活热水和供暖中有明显的节能效益,并且只利用了制冷循环中冷凝器的热量,而制冷机组又只利用蒸发器产生的冷量,如果能同时利用冷凝器排放的热量和蒸发器排放的冷量,机组就能获得约双倍的能效比。但是,冷量的需求和热量的需求在全年不同季节是不匹配的,夏天冷量需求大而热量需求少,春秋天情况相反,而冬天只需要热量,此情况还因南北方不同而有差异。目前单一空气源和单一水源单循环的热泵,难以做到既要兼顾冷热联用,又要能满足一年四季对热量的不同需求。此外,人们除了要满足冬季供暖的需求以外,还有对生活热水的需求,因此对热量的使用也有不同。采用四分立循环系统的新型多功能热泵,能够圆满解决这一矛盾,做到*充分冷热联供,又能利用不同热源提供热量满足需求。本文提出一种多功能热泵热水机,该机组具有制冷,制热、制生活热水和制冷同时制生活热水4种功能。
2 多功能热泵热水机的原理
众所周知,热泵机组在冬季运行时,主要的问题就是结霜。结霜会降低机组性能,影响制热能力。结霜问题的存在严重影响了热泵在北方的推广和应用。多功能热泵热水机设计的流程能合理可靠的解决冬季运行结霜时化霜的问题,保证了热泵热水机组在冬季的使用,同时使得热泵热水机组得以在长江以北地区推广应用。
3 多功能热泵热水机的性能试验结果分析
对一台65kW冷量的多功能热泵热水机,按照国家标准工况进行了四种功能的测试,测试工况为:
制冷工况:放热侧进风干球温度35℃,使用侧12℃进水,7℃出水。
制热工况:热源侧进风干球温度7℃,湿球温度6℃,使用侧40℃进水,45℃出水。
制热水工况1:热源侧进风干球温度20℃,湿球温度15℃,使用侧15℃进水,55℃出水。
多功能热泵热水机在春秋季室外环境温度20℃时制热水功能的COP为4,冬季室外环境温度7℃时制热水功能的COP也有2.45,夏季室外环境温度35?时制冷的COP为3.07,冬季室外环境温度7℃时空调制热功能的COP为3.6,在冷热源同时利用的制冷兼制热水功能时COP更是高达7.43,其节能效果显著。
4 多功能热泵热水机的应用分析新型热泵与太阳能热水器相比:
(1)节能性基本相当,在南方常用空调地区的节能效果优于太阳能热水器,其原因是在阴雨天使用空调时新型热泵就能免费得到热水,而太阳能热水器则要使用辅助电加热;
(2)占地面积小,而高层建筑使用太阳能热水器面积不够;
(3)用水时间性灵活,随时可生产热水,而太阳能热水器需到傍晚才能用。
与单一有制热水兼制冷功能的热泵相比,新型热泵可以自动平衡热水供应与冷量供应,在热水满足后可以单独进行制冷,在冷气满足而热水不够时可以单独制热水,而单一有制热水兼制冷功能的热泵是受*少负荷约束,冷量够了就不能产热水,热水够了又不能制冷。因此新型热泵在大宾馆中央空调机停止后提供热水时仍能获得适量冷量供应,使宾馆的餐厅、娱乐场所仍有空调。与单一只制热水热泵相比,新型热泵除具有独立制热水相同功能外,能同时提供冷量的功能,在空调常用的南方有很大优势。在冬季,还可为长江流域不太冷地区供暖。
与燃油热水炉相比,新型热泵省油,因为电可用煤转化来。
全国的热水用量年均每吨热水再比普通热泵节省4度电,这是极其可观的数字。节电1度,减少0.9kgCO2排放,其减少CO2量将非常巨大,社会效益明显。
5 多功能热泵热水机的应用示例在对某浴室的节能改造中应用到了多功能热泵热水机。
原浴室采用燃煤锅炉加热水至水蒸汽,然后水蒸汽与自来水在水箱内混合成43℃左右的洗浴水,据统计浴室每天开放时间为的4h。每天燃煤排放大量的CO2量、SO2、粉尘及灰渣。采用煤锅炉热效率低下,造成能源的浪费,且给环境带来很大的污染。
改造后,采用了以太阳能和空气能结合使用制造热水,并通过余热回收装置回收,排出的废热水中的热量。太阳能系统受日照影响比较严重,通过采用多功能热泵可以完全弥补太阳能的不足,在太阳能日照不足或者完全没有日照的情况下,采用多功能热泵来满足浴室的热水使用,同时,多功能热泵热水机还可以在夏季向浴室提供空调功能,冬季提供供暖功能。既满足了使用,又节约了能源,更有效地降低了对环境的污染。目前改造后的浴室系统正在测试使用阶段。
6 结语
对于夏热冬冷地区,不仅有建筑的节能改造,而且采用高效节能的电驱动的多功能热泵来替代原有的燃煤、燃气、电锅炉供暖及提供生活热水的应用,是一种很有效的节能措施和手段。
本文提出的多功能热泵热水机,具有高效多功能的特点,又具有较好的除霜功能,完全可以适应于夏热冬冷地区的用能改造。
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