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摘要:污水源热泵,顾名思义就是主要是以城市污水作为提取和储存能量的冷热源,借助热泵机组系统内部制冷剂的物态循环变化,消耗少量的电能,从而达到制冷制暖效果的一种创新技术。而作为污水源热泵系统当中的重要组成部分,污水源热泵机组工作原理是什么?污水源热泵机组工作流程又是怎么样的呢?下面就来详细了解污水源热泵机的相关知识吧!一、污水源热泵机组是什么?
污水源热泵机组是污水源热泵系统当中的重要组成部分,污水源热泵机组是污水资源利用的一种方式,主要利用城市污水冬暖夏凉的特点,在冬季通过热泵装置提取城市污水当中所蕴含的热能资源,连同所消耗的能量一起传递给建筑物,达到供热的目的;同样,夏季利用污水源热泵机组也可以从高温的环境当中吸热,并把热量释放到污水当中,达到制冷的效果。
与其他热源相比,污水源热泵系统的技术关键和难点在于防堵塞、防污染与防腐蚀。污水源热泵机组应用到直接式污水源热泵系统中,实现了污水直接利用,提高了污水源热量的利用率。污水侧换热器采用海军铜,解决了污水对热泵机组的污染与腐蚀问题。
二、污水源热泵机组工作原理
制冷原理:制冷剂在蒸发器内吸热蒸发,制取冷水进入房间使用,制冷剂在经过压缩机压缩成高温高压的过热蒸汽进入到冷凝器,由污水带走热量并回到污水干渠当中。
制热原理:蒸发器变成冷凝器,冷凝器变成蒸发器。制冷剂在蒸发器内吸收污水热量蒸发,污水回至污水干渠中;制冷剂在经过压缩机压缩成高温高压的过热水汽进入冷凝器,加热循环水,制取热水。
三、污水源热泵机组工作流程
污水由一级污水泵提升至机房,经过智能污水防阻机过滤后,进入污水源热泵机组;被热泵机组提温(或降温)后的污水重新流过智能污水防阻机并携带污杂物回到污水干渠中。污水源热泵机组对末端系统进行制冷(或供暖)。
四、污水源热泵机组优点
污水源热泵机组与原生污水源热泵机组在实现了污水与原生污水的直接利用的同时并与污水智能防阻机相结合组成直接式污水源热泵系统。与间接式污水源热泵系统相比较:直接式污水源热泵系统运行费用降低10%左右,初投资减少15%左右,占地面积减少30%左右。与空气热源热泵及其它传统空调方式比较,污水源热泵的效率大约高30~40%。冬季,城市污水的温度远高于室外气温,污水源热泵用于供热时的性能系数(COP)可高达5以上,远高于普通风冷空调。
污水源热泵机组的离心式污水换热器,防堵、防腐防垢、换热效率好,有效减低压损,无流动死角。
智能自清防堵塞热能采集器采用新型特殊材料及表面处理技术,有效解决防腐和结垢的问题;在设计上,污水源智能自清采集器改变了业界在污水利用上选择过滤器的路线,采用纯逆流换热方式迅速提升换热效率,解决了污水的应用的堵塞难题。
五、污水源热泵机组应用因素
污水源热泵机组是一种以消耗少量的高品位能源为代价,能将大量无用的低温热能变为有用的高温热能的制冷供暖的装置系统,污水源热泵技术应用主要取决于那几个重要因素?
1.能源因素:包括能源的价格(电能、煤、油、燃气等的比价)和能源的丰富性。当不同能源间的比价合理或者能源紧张时,污水源热泵机组技术就有较好的发展大环境。
2.环境因素:当出于环境保护的考虑,对其他制热方式(如燃煤制取热能)有严格限制时,原生污水源热泵技术就具有更大的应用空间。
3.技术因素:包括通过热泵循环、部件、工质的改进提高污水源热泵机组运行效率,利用材料技术简化热泵结构、降低热泵造价,利用测控技术提高热泵的可靠性和操作维护的简易性等,可是热泵技术比其他简单加热方式具有更强的综合竞争优势。
4.低温热源:原生污水源热泵技术与其他简单加热方法不同点之一是必须要有低温热源。热源的温度越高,对提高污水源热泵机组的性能和应用优势约有利。优势能否有合适的低温热源,甚至是决定热泵技术应用的关键因素,因此,利用相关领域的先进技术,拓展原生污水源热泵的低温热源,也是促进热泵技术应用和发展的重要因素。
5.引用领域的开发:污水源热泵机组已经应用于供暖、制冷、制取热水、干燥、种植、以及人工温室等各个领域。进一步了解不同产品生产工艺中的热需求。并将热泵技术和工艺有机结合,可为热泵拓展更多的应用领域。
风冷热泵机组的工作原理:风冷热泵机组是空调系统中的主机,由于采用风冷冷凝器不需要冷却塔,而蒸发器是水冷的,夏天制冷时提供冷水,冬季制热时提供热水,风机盘管是空调系统的末端装置,装在室内如同把水从低处提升到高处而采用水泵那样。
采用热泵可以把热量从低温抽吸到高温。所以热泵实质上是一种热量提升装置,热泵的作用是从周围环境中吸取热量,并把它传递给被加热的对象(温度较高的物体)。
其工作原理与制冷机相同,都是按照逆卡诺循环工作的、风冷热泵相对于空气源热泵来说它的能力要低一点,进出水温是5℃左右(大部分公司的设置参数),而空气源的进出水温差能达到40℃。
风冷热泵机组与风机盘管共同使用,前者提供冷水或热水,后者将冷水或热水通过热交换,吸出冷风或热风。可以形象的把风冷热泵机组比作是中央空调的大脑,如果大脑不工作了,那中央空调将丧失全部功能,系统也将停止运行。
扩展资料
风冷热泵机组特点
1、风冷热泵机组属中小型机组,适用于200-10000平方米的建筑物。
2、空调系统冷热源合一,更适用于同时采暖和制冷需求的用户,同时省去了锅炉房。
3、机组户外安装,省去了冷冻机房,节约了建筑投资。
4、风冷热泵机组的一次能源利用率可达90%,节约了能源消耗,大大降低了用户成本。
5、无须冷却塔,同时省去了冷却水泵和管路,减少了附加设备的投资。
6、无冷却水系统动力消耗,无冷却水损耗,更适用于缺水地区。
参考资料来源:百度百科-风冷热泵机组
建能空气源热泵热水器是以空气中的热能作为热源,在-10℃气温以上均能从空气中吸收热量,通过热交换加热冷水,是当今世界上最先进的环保节能的供热产品。
热泵产品热源来自空气,所以同水量、同水温热泵热水器比一般传统热水设备所耗能源都要少,低噪音,长寿命,运行费用是电热水器的1/4,天然气器锅炉、燃油锅炉、燃煤锅炉的1/3,太阳能热水器的1/2。而且在制造热水的同时,排风口排出的是冷风,可以有效利用。
空气源热泵热水机工作原理及结构
一、热泵热水机组工作原理图
空气源热泵热水机主要有五大部件组成:A压缩机、B工质(本文称冷媒)、C蒸发器、D冷热交换器、E节流装置(膨胀阀)五大部分组成。
低温低压的液态冷媒经过蒸发器(空气侧热交换器)吸收空气中的热量蒸发,由液态变为气态——将冷媒从空气中吸收的热量设为Q1。
吸收了热量的冷媒变为低温低压气体,再通过少量的电能输入,由压缩机进行压缩,使低温低压气态的冷媒变成高温高压状态——将压缩机的压缩功转化的热量设为Q2。
高温高压的气态冷媒在冷热交换器内与冷水进行热交换,冷媒在常温下被冷却,冷凝为液态。此过程中,冷媒放出的热量使冷水得到加热——将冷水吸收的热量设为Q3。
换热后的高压液态冷媒通过节流机构(膨胀阀)减压,由于压力下降,冷媒回到了比外界环境温度低的低温低压的液态,又具有了再次吸收蒸发的能力。
如此将冷水加热,直到获得所需温度的热水,储存在保温热水箱中。
根据能量守恒定律得:Q3=Q1+Q2。热泵热水机组的制热量Q3>Q2。也就是说最终用来加热冷水的热量要大于压缩机工作消耗的电能,其间的差值就是从周围环境中吸收来的热量。热泵在制备热水的过程中每输入一份电能,就从环境中吸收2~3份的低品位热能,故所用的电能仅为电锅炉的1/4左右,大大降低了电能的消耗。这就是热泵热水机组要比电加热器省电的原因。利用热泵技术并使用环境中的低品位热能制备热水,完全符合我国的能源战略。
二、热泵搬移空气中的热量
在空气源热泵热水机组运行过程中,输入的电能转变为机械能,驱动压缩机做功,使安装在蒸发器侧的轴流风机飞速旋转,使冷媒与空气进行换热。节流后的低温低压液态冷媒,流入蒸发器中的盘管内,迅速汽化吸收空气中的热量,当冷媒转变为液态时,又放出在蒸发器里吸收的空气中的热量,液态冷媒经节流后又进入蒸发器汽化,吸收流过蒸发器翅片空气中的热量,蒸发器吸收空气的热量多少与热媒本身性质有关,与空气流动的速度,室外环境温湿度有关,还与蒸发器的结构尺寸有关、为强化传热热效果,在蒸发器盘管外套有翅片,据现场实测,当安徽长江北部地区室外温度为38℃时,流进流出蒸发器空气的温差达到6℃以上。一般蒸发器吸收热量的多少随四季气温变化有差异,约为2~4倍左右。这倍数的内涵为:空气源热泵热水机组每消耗1份电能的同时能提供相当于电能的2~4倍的热量转移给冷热交换器中的水,使水温上升。
经上述分析说明:空气源热泵热水机组是搬移热量的设备,热量来源于空气,空气中的热量经热泵转移给被加热的水,并不是用电阻丝发热来烧水。
三、空气中的热能为可再生能源
空气中的热能源自于太阳辐射能,气温每升高1℃或降低1℃都要吸收或释放出约0.3kcal热量。即使气温0℃以下空气温度上升1℃与0℃以上空气温度上升1℃所吸收的热量也大致相同。是地球“与生俱来”的丰富资源,在自然界中可以不断再生,永续利用,是取之不尽、用之不竭的资源,它对环境无害,而且资源分布广泛,适宜就地开发利用,只要大气层覆盖地球、有太阳辐射,空气就可以吸收太阳热能储存起来,空气源同样也是太阳能利用的延伸,是自然界给予全人类共有的再生能源。
四、空气源热泵热水机组有关参数的分析
1.空气源热泵热水机组能效比(COP)
空气源热泵热水机组能效比,又称性能系数(COP)是指热泵的制热量与输入功率之比,比值越大,说明空气源热泵热水机组效率越高,生产同容量同温度的热水消耗的电能越少。COP值是设计输入功率大小的主要依据。
我们通过春、夏、秋、冬不同季节对安徽长江北部(亳州)建成项目中热泵热水机组(1~12)月实际运行数据进行计算,年平均COP能达到3.5以上,全年气温较低的1、2月COP仍达到2.6以上。
公司其核心的精品理念和技术,大胆采用热泵换热的“水泡”进行热泵热力交换,由于“水泡”技术已在热泵行业长期、大量的使用,经受了使用时间和使用效率的双重考验,所以其独有的专利“壳管式(俗称水泡)”“动态热交换”技术,彻底解决了普通热泵热水器铜管腐蚀、水垢的隐患,大大提高了热泵的工作效率和使用寿命;
2.机组(容量)输入功率设计:
一般设计院设计供热设备时,其供热设备的总输出量会超过实际使用量。有的单位设计供热锅炉时常常一用一备,热泵热水机组不需要设计备用机组。空气源热泵热水机组可由多台小容量机组组成,可称为模块式机组。每个热泵热水机组为独立的加热单元,其进出水管都并连在进出冷、热水的总管上。任何一台机组发生故障都不影响其他机组的正常运行。所以,不需要像设计供热锅炉那样,按热负荷的大小,设计一用一备,这样可以减少对设备一次性投资。在日常运行中,有时也会有个别机组发生故障,但很快就能排除,不影响正常使用。因此,确定机组总的设计容量时,按每日55℃热水总用量(吨)乘以一个富余系数(1.25~1.35)为机组总输入功率。
五、影响空气源热泵热水机组的制热性能的其它因素。
(1)室外环境温度。在不同空气温度下,机组进冷水的温度将直接影响在单位时间内产热水量多少。
(2)进水温度。假如供热水温度为55℃,需要用的混合水水温为40℃,当冷水水温为20℃时,混合水中55℃热水只占57%,当冷水水温5℃时,混合水中的55℃热水占到72%。在水温、气温较低的冬季,热泵热水机组COP降低,产热水量减少的同时,热水用量却大增,要能满足冬季的热水供给,只有按冬季气温较低月份的COP值计算热水用量。
4.储热水箱
储热水箱规格从1m3~22m3等十几个品种,储存其中的热水每昼夜只下降1~4℃,一般单位浴室开放时间都集中在每日的某一个时间段,因此设计容量时必须按最大容量设计。由于热泵热水机组是每小时均衡产热水,因此在浴室开放之前,就要储足浴室开放所需要的热水量,以满足高峰用水量。
5.直热式热水机组加热热水的流程
由用户与我们公司通过对空气源热泵热水机组加热热水流程的比较,我们得出:热泵热水机组仅需自来水管网提供的压力(约0.15MPa)便可实现整个水系统的循环,无需另外配置水泵。因加热时不需循环泵,这样就节约了运行费用,同时也降低设备故障率。热水箱储满时,自动停止进水,当储热水箱水位下降到一定液位时,热泵热水机组又会重新启动。如长期不用水时,储水箱水温下降到设定温度值时,系统会自动将储水箱内的水重新加热到设定温度,不用排掉冷水,真正做到节约用水。确保热水的连续供给。
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