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(tuán)蘇華強(qiáng)摘要:本文介紹了有關(guān)水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)以及節(jié)能、投資偏低、運(yùn)行費(fèi)用偏低的主要因素,并通過(guò)工程實(shí)例對(duì)采用水冷螺桿與水環(huán)熱泵的初投資及運(yùn)行成本進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞:水環(huán)熱泵經(jīng)濟(jì)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?xì)?/p>

3、、燃油等能源價(jià)格的不斷攀升,越來(lái)越多的相關(guān)企業(yè)對(duì)其運(yùn)行成本的不斷增加而感到無(wú)所適從。燃?xì)忮仩t、燃油鍋爐作為水冷螺桿機(jī)組、離心機(jī)組等傳統(tǒng)中央空調(diào)采暖的加熱源同樣因?yàn)槟茉磧r(jià)格的升高而造成運(yùn)行成本的增加。水環(huán)熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)因其全年運(yùn)行成本低且初期投資不高受到越來(lái)越多用戶(hù)的青睞。1水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)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(dá)4.0 4.7,與傳統(tǒng)的空氣源熱泵相比,要高出40%左右,其運(yùn)行費(fèi)用為普通中央空調(diào)的5060%。2高效節(jié)能水源熱泵機(jī)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(jī)組效率提高。而且PHNIX水源熱泵機(jī)組采用獨(dú)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(diǎn),克服了一般板式換熱器容易堵、易漏、不易清洗等缺點(diǎn)。3運(yùn)行穩(wěn)定可靠水體的溫度一年四季相對(duì)穩(wěn)定,其波動(dòng)的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于空氣的變動(dòng)。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(jī)組運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定,也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性。且無(wú)須專(zhuān)人維護(hù)或操作,運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用極少。不存在空氣源熱泵的冬季除霜等難點(diǎn)問(wèn)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(shí),消耗一次能源并導(dǎo)致污染物和二氧化碳溫室氣體的排放。所以節(jié)能的設(shè)備本身的污染就小。設(shè)計(jì)良好的水環(huán)熱泵機(jī)組的電力消耗,與空氣源熱泵相比,相當(dāng)于減少30%以上,與電供暖相比,相當(dāng)于減少70 %以上。水環(huán)熱泵機(jī)組的運(yùn)行沒(méi)有任何污染,可以建造在居民區(qū)內(nèi),沒(méi)有燃燒,沒(méi)有排煙,也沒(méi)有廢棄物,不需要堆放燃料廢物的場(chǎng)地,且不用遠(yuǎn)距離輸送熱量。5應(yīng)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(lái)的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)。特別是對(duì)于同時(shí)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(diǎn)。不僅節(jié)省了大量能源,而且用一套設(shè)備可以同時(shí)滿(mǎn)足供熱和供冷的要求,減少了設(shè)備的初投資。水環(huán)熱泵可應(yīng)用于賓館、商場(chǎng)、辦公樓

6、、學(xué)校等建筑。6水管不需要保溫空氣源熱泵機(jī)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(shè)計(jì)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(hù)費(fèi)用降低。7便于計(jì)量和收費(fèi)水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的能耗主要是水源熱泵機(jī)組,各用戶(hù)能夠安裝獨(dú)立的電表分戶(hù)計(jì)費(fèi),便于物業(yè)管理和系統(tǒng)能源的管理。各個(gè)獨(dú)立機(jī)組,各個(gè)獨(dú)立區(qū)域的空調(diào)均可單獨(dú)的計(jì)量與收費(fèi)。這對(duì)于用戶(hù)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(kāi)地?cái)偱煽照{(diào)運(yùn)行管理是很有利的。8節(jié)約投資水源熱泵系統(tǒng)不需設(shè)冷凍機(jī)房,不設(shè)大的通風(fēng)管道,不設(shè)大的鍋爐房和沒(méi)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(fèi)用大大減少。9冬季輔助熱源:可以是燃?xì)忮仩t、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(jī)組直接安放在戶(hù)內(nèi),熱網(wǎng)輸配損失可忽略不計(jì)。水源熱泵機(jī)組采暖能效系數(shù)COP大于4,部分負(fù)荷時(shí),COP值仍很穩(wěn)定。以自來(lái)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(jī)發(fā)熱量,住宅同時(shí)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(fù)荷的1/21/3。3水源熱泵采暖空調(diào)方案工程項(xiàng)目投資偏低的主要原因:不設(shè)專(zhuān)用機(jī)房。中央空調(diào)的機(jī)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(shè)在每戶(hù),不僅減少了機(jī)房的建設(shè)費(fèi)用,在寸土寸金的地區(qū),增加的辦公面積,營(yíng)業(yè)面積的作用就更大了。封閉水管不要保溫,對(duì)豎井沒(méi)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(dāng),不僅會(huì)影響空調(diào)系統(tǒng)的效率,而且對(duì)空調(diào)的投資有較大的影響。沒(méi)有燃煤、燃?xì)狻⑷加偷倪\(yùn)輸費(fèi)用、儲(chǔ)運(yùn)費(fèi)用以及相應(yīng)工人的工資。4水源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用偏低的原因:水源熱泵機(jī)組直接設(shè)置在用戶(hù)房間內(nèi),減少了輸配損失。水源熱泵機(jī)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(dāng)同一建筑中有的房間需供熱,有的房間需制冷時(shí),往往無(wú)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(yùn)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(shè)計(jì)范圍內(nèi),即當(dāng)系統(tǒng)的某一部分發(fā)生事故,或某用戶(hù)的設(shè)備發(fā)生故障時(shí),對(duì)另外的房間沒(méi)有影響或影響較少。水源熱泵系統(tǒng)的熱泵機(jī)組設(shè)置在每個(gè)房間內(nèi),當(dāng)某一臺(tái)發(fā)生故障后,只要將聯(lián)接該設(shè)備的供、回水閥關(guān)斷,就不會(huì)對(duì)相鄰用戶(hù)產(chǎn)生任何影響。所以說(shuō),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(jī)組中,無(wú)需另設(shè)控制中心或控制室,用戶(hù)根據(jù)自己的愿望,可靈活地控制室溫和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。除此之外,水源熱泵系統(tǒng)便于進(jìn)行熱計(jì)量,物業(yè)公司根據(jù)用戶(hù)的耗電量就可向用戶(hù)收費(fèi),是解決當(dāng)前采

10、暖、空調(diào)收費(fèi)難的一項(xiàng)重要舉措。6初投資及運(yùn)行費(fèi)用分析以下對(duì)某一建筑面積為15000平方米的場(chǎng)所采用雙螺桿冷水機(jī)組+(燃煤、燃油、燃?xì)忮仩t與采用水環(huán)熱泵機(jī)組+熱泵熱水機(jī)組方案對(duì)其主要設(shè)備的出投資及運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行了分析對(duì)比:A:采用雙螺桿冷水機(jī)組為主機(jī)(1空調(diào)機(jī)房(制冷部分主要設(shè)備初投資費(fèi)用表1設(shè)備名稱(chēng)合計(jì)(萬(wàn)元雙螺桿冷水機(jī)組64.12風(fēng)機(jī)盤(pán)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(jì)100.83(萬(wàn)元注:空調(diào)水泵兩用一備,冷卻水泵兩用一備。(2空調(diào)機(jī)房(采暖部分主要設(shè)備的初投資費(fèi)用表2采暖方式設(shè)備名稱(chēng)合計(jì)(萬(wàn)元(3空調(diào)機(jī)房主要設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用表3設(shè)備名稱(chēng)每天

11、使用時(shí)間(h夏季運(yùn)行費(fèi)用(萬(wàn)元冬季運(yùn)行費(fèi)用(萬(wàn)元雙螺桿冷水機(jī)組812.250風(fēng)機(jī)盤(pán)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(fēng)機(jī)80.3501燃煤蒸汽鍋爐89.78冷水機(jī)組+燃油合計(jì)49.47(萬(wàn)元冷水機(jī)組+燃?xì)夂嫌?jì)40.91(萬(wàn)元B、采用水環(huán)熱泵機(jī)組為主機(jī)（1）空調(diào)機(jī)房（制冷部分）主要設(shè)備的初投資費(fèi)用 合計(jì) (萬(wàn)元 84 2.61 1.74 6.00 94.35(萬(wàn)元 表4 設(shè)備名稱(chēng) 水環(huán)熱泵機(jī)組 冷卻水泵 磁水處理儀 冷卻水塔 合計(jì) 注：冷卻水泵兩用一備。 （2）空調(diào)機(jī)房（采暖部分）設(shè)備的初投資費(fèi)用 表5 采暖方式 設(shè)備名稱(chēng) 熱泵熱水機(jī)組 合計(jì) (萬(wàn)

12、元 39 熱泵 （3）空調(diào)機(jī)房主要設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用 設(shè)備名稱(chēng) 水環(huán)熱泵機(jī)組 水泵 冷卻塔風(fēng)機(jī) 熱泵熱水機(jī)組 水環(huán)熱泵機(jī)組+熱泵熱水機(jī)組合計(jì) 注：運(yùn)行費(fèi)用計(jì)算參數(shù)及方法 表5 夏季運(yùn)行費(fèi)用(萬(wàn)元 12.67 1.61 0.35 0 34.34(萬(wàn)元 冬季運(yùn)行費(fèi)用(萬(wàn)元 6.25 0.5 0 12.96 每天使用時(shí)間(h 8 8 8 8 機(jī)組設(shè)有溫控裝置： 出水溫度達(dá)到高位設(shè)定值后， 機(jī)組停止運(yùn)行或以低能量級(jí)狀態(tài)運(yùn)行； 出水溫度降到低位設(shè)定值后,機(jī)組啟動(dòng)。因此機(jī)組在整個(gè)運(yùn)行時(shí)間區(qū)間內(nèi)并不連續(xù)工作，存 在一個(gè)運(yùn)行系數(shù) K，根據(jù)試驗(yàn) K 取值 0.7。機(jī)組和水泵間設(shè)有聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)，兩者同時(shí)開(kāi)停,K 同 樣適合

13、水泵。 計(jì)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(duì)輔助熱源的開(kāi)啟條件不同 ） ，每天空調(diào)使用時(shí) 間:8 小時(shí)，0.65 元/度電，0.60 元/kg 煤、3.4 元/m 燃?xì)狻?.6 元/kg 輕油為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的。 運(yùn)行費(fèi)用=空調(diào)實(shí)用功率*每天空調(diào)使用時(shí)間*運(yùn)行系數(shù)*電費(fèi)價(jià)*供冷（暖）期 3 鍋爐運(yùn)行費(fèi)用=每小時(shí)所耗燃料量*每天空調(diào)使用時(shí)間*運(yùn)行系數(shù)*燃料單價(jià)*供暖期 運(yùn)行費(fèi)用不包括燃煤、燃?xì)?、燃油的運(yùn)輸費(fèi)用，儲(chǔ)運(yùn)費(fèi)用；不包括相應(yīng)工人的工資。 熱泵熱水機(jī)組運(yùn)行費(fèi)用=每噸要求水溫加熱成本*每天空調(diào)

14、使用時(shí)間*運(yùn)行系數(shù)*用電單價(jià)*輔 助供暖期 綜合以上四種方案的列表如下： 項(xiàng)目 方案 （萬(wàn)元） 主要設(shè)備投資 表7 運(yùn)行費(fèi)用 夏季 萬(wàn)元 元/ m2 9.8 11.5 11.5 11.5 萬(wàn)元 19.21 12.36 32.17 23.61 冬季 元/ m2 12.8 8.3 21.5 15.8 萬(wàn)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(jī)組 冷水機(jī)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(jī)組+燃油鍋爐 冷水機(jī)組+燃?xì)忮仩t 7、結(jié)語(yǔ) 經(jīng)過(guò)分析對(duì)比，可以得知水環(huán)熱泵系統(tǒng)是一種節(jié)能、環(huán)保、無(wú)污染的中央空調(diào)系統(tǒng)。 特 別適用于需要同時(shí)制冷和制熱的商場(chǎng)項(xiàng)目中。 根據(jù)運(yùn)行費(fèi)用比較，可以知道水環(huán)熱泵中央空 調(diào)系統(tǒng)還是一種