水环热泵空调系统

1、水环热泵空调系统1 第四章第四章 水环热泵空调系统水环热泵空调系统 n水环热泵空调系统的定义、原理水环热泵空调系统的定义、原理 n水环热泵空调机系统的运行工况分析水环热泵空调机系统的运行工况分析 n水环热泵空调系统冷却塔与加热设备的选型水环热泵空调系统冷却塔与加热设备的选型 n水环热泵空调系统的控制水环热泵空调系统的控制 n水环热泵空调系统的优缺点分析水环热泵空调系统的优缺点分析 n水环热泵空调系统的应用范围水环热泵空调系统的应用范围 n水环热泵空调系统设计要点水环热泵空调系统设计要点 n水环热泵系统的创新水环热泵系统的创新 水环热泵空调系统2 水环热泵空调系统的定义、原理 n水环热泵发展历史

2、与现状水环热泵发展历史与现状 n水源热泵的定义水源热泵的定义 指以水为热源的可进行制冷指以水为热源的可进行制冷/ /制热的一种热泵制热的一种热泵 型整体式水型整体式水空气或水空气或水水空调装置水空调装置 水环热泵空调系统3 水源热泵机组的分类 一是可用于集中供冷、一是可用于集中供冷、 供热的水供热的水水热泵机组，水热泵机组， 无四通换向阀，靠阀门无四通换向阀，靠阀门 转换转换 水环热泵空调系统4 二是小型的水二是小型的水空气热空气热 泵机组泵机组 水环热泵空调系统5 系统流程 水环热泵空调系统6 水源热泵机组机组标准水源热泵机组机组标准 nANSI/ARI 320-1993ANSI/ARI 3

3、20-1993水源热泵（水源热泵（Water-Source Heat Water-Source Heat PumpPump） 制冷工况：进水温度制冷工况：进水温度85 85 F (29.4 ), F (29.4 ), 出水温度出水温度9595F F (35(35） 供热工况：进水温度供热工况：进水温度7070F F（21.121.1），水量同制冷工况。），水量同制冷工况。 nANSI/ARI 325-1993ANSI/ARI 325-1993地下水源热泵（地下水源热泵（Ground Water-Ground Water- Source Heat PumpSource Heat Pump） 制冷

4、工况：进水温度制冷工况：进水温度7070F F（21.121.1）水量由制造厂规定）水量由制造厂规定 供热工况：进水温度供热工况：进水温度50 50 F F（1010），水量同制冷工况。），水量同制冷工况。 水环热泵空调系统7 nANSI/ARI 330-1993ANSI/ARI 330-1993地源闭式环路热泵地源闭式环路热泵Ground-Ground- Source Closed-LoopSource Closed-Loop） 制冷工况：进水温度制冷工况：进水温度7777F F（2525）水量由制造厂规定）水量由制造厂规定 供热工况：进水温度供热工况：进水温度32 32 F F （00），

5、水量同制冷工况。），水量同制冷工况。 20002000年年1 1月月1 1日起，这三条有关水源热泵的标准日起，这三条有关水源热泵的标准 ANSI/ARI 320ANSI/ARI 320，325325，330330将被新的国际标准将被新的国际标准 ARI/ISO-13256-1ARI/ISO-13256-1所取代所取代 水环热泵空调系统8 水环热泵空调系统的定义与原理 21 4 3 5 6 1 闭式冷却塔 2 加热装置 水环热泵空调系统9 水环热泵空调系统10 水环热泵空调系统11 水环热泵空调机系统的运行工况分析水环热泵空调机系统的运行工况分析 21 4 3 5 6 5 6 3 4 12 a)

6、 ) b ) d 5 3 4 12 6 c) 4 5 3 12 6 在何种条 件下最节 能节能？ 水环热泵空调系统12 系统冷却塔与加热设备的选型系统冷却塔与加热设备的选型 n冷却塔的选择 已知前提： 所需冷却水量(L/S)要求从几摄氏度冷却到几摄氏度 冷却塔安装地点的湿球温度 选型程序 同时使用系数的选取计算系统排热量冷却塔水 流量的确定冷却塔进、出水温度的确定冷却塔 型号的确定 水环热泵空调系统13 n同时使用系数同时使用系数, , 一般取一般取0.80.81.01.0之间，按具之间，按具 体使用情况定体使用情况定 n系统排热量按夏季空调设计工况进行计算，同系统排热量按夏季空调设计工况进行

7、计算，同 时考虑热泵压缩机输入功时考虑热泵压缩机输入功 n单台水源热泵的水流量由产品样本提供，对多单台水源热泵的水流量由产品样本提供，对多 台水源热泵机组，系统水流量范围在台水源热泵机组，系统水流量范围在0.14-0.14- 0.210.21L/SL/SUST(USTUST(UST为美制冷吨为美制冷吨, ,下同下同) )之间之间, ,一般一般 取取0.190.19L/SL/SUST,UST,该值与工程所在地室外设计湿该值与工程所在地室外设计湿 球温度有关球温度有关 水环热泵空调系统14 n冷却塔出水温度冷却塔出水温度T1T1按相应湿球温度查取，按相应湿球温度查取， n冷却塔进水温度冷却塔进水温

8、度T2T2随使用情况变化而变化，随使用情况变化而变化， 设计时由式设计时由式T2=TST2=TS+ T1+ T1（1-1-）确定，式中确定，式中TSTS为为 热泵机组夏季设计工况下出水温度，一般取热泵机组夏季设计工况下出水温度，一般取4141。 水环热泵空调系统15 n加热装置的选择加热装置的选择 一般应先计算出建筑物的热负荷， 减去总的水/空气热泵机组的压缩功、回收冷凝 热， 最后乘以适当的同时使用系数， 得出加热装置的容量。 加热设备的类型与设置 水环热泵空调系统16 水环热泵空调系统的控制水环热泵空调系统的控制 n控制方法控制方法 n控制对象控制对象 由于水环热泵系统布置的分散性，其控制

9、 一般利用区域感温器和中央控制柜结合手 控实现。 水源热泵机组、附属设备（冷却塔、辅助热 源、循环水泵等）的控制与保护，系统的控 制与保护。 水环热泵空调系统17 n冷却塔控制冷却塔控制 控制程序：控制程序： 打开排气阀，产生对流冷却打开排气阀，产生对流冷却启动喷淋泵，淋温启动喷淋泵，淋温 管束，产生蒸发冷却管束，产生蒸发冷却启动风机，产生强迫对流启动风机，产生强迫对流 和蒸发冷却和蒸发冷却控制风机转速，节能运行。控制风机转速，节能运行。 水环热泵空调系统18 n 辅助热源的控制辅助热源的控制 冬季水环热泵系统通过检测环路水温控制锅炉或其 它加热设备的启停，使之控制在环路水温10-21 范围内

10、运行。 水环热泵空调系统19 n循环水泵控制循环水泵控制 n主泵连续运行主泵连续运行 n主泵故障或系统缺水时备用泵自动投入运行主泵故障或系统缺水时备用泵自动投入运行 n 若持续缺水则停止系统运行。若持续缺水则停止系统运行。 n 由于水环热泵系统中循环水泵耗电占较大比例，由于水环热泵系统中循环水泵耗电占较大比例， 使用变频泵是节省运行费用的重要措施。使用变频泵是节省运行费用的重要措施。 水环热泵空调系统20 n系统保护系统保护 n主循环泵和备用泵交替运行；主循环泵和备用泵交替运行； n水环路发生故障时停止所有的水水环路发生故障时停止所有的水/ /空气热泵机组空气热泵机组 n水泵停止时任何热泵机组

11、不得启动水泵停止时任何热泵机组不得启动 水环热泵空调系统21 水环热泵空调系统的优缺点 节约能源节约能源 投资成本低投资成本低 应用简单应用简单 管理灵活管理灵活 压缩机的功率较大，因而 机组噪声较大 利用新风比较麻烦 必须同建筑和室内装潢紧 密配合， 优点 缺点 水环热泵空调系统22 水环热泵空调系统的应用范围 n从节能的角度来考虑从节能的角度来考虑 n从业主经济角度来考虑从业主经济角度来考虑 n从初投资角度来考虑从初投资角度来考虑 水环热泵空调系统23 系统设计要点 n水水/ /空气热泵机组容量的确定空气热泵机组容量的确定 （1 1）室内水）室内水/ /空气热泵机组制冷量（或制热量）的大小

12、是机空气热泵机组制冷量（或制热量）的大小是机 组进风参数、风量、水环路进水温度、机组水量等参数的组进风参数、风量、水环路进水温度、机组水量等参数的 函数。因此，设计时要按实际运行中工况（实际设计的室函数。因此，设计时要按实际运行中工况（实际设计的室 温和环路进水温度）来确定水温和环路进水温度）来确定水/ /空气热泵机组的容量。空气热泵机组的容量。 （2 2）通常，将从室内水）通常，将从室内水/ /空气热泵机组总制冷量中减去风机空气热泵机组总制冷量中减去风机 电动机的输入功率后的值称为机组的计算净制冷量。机组电动机的输入功率后的值称为机组的计算净制冷量。机组 的计算净制冷量才是真正能消除室内余热

13、的部分。的计算净制冷量才是真正能消除室内余热的部分。 （3 3）选择机组时，对周边区的房间来说，室内水）选择机组时，对周边区的房间来说，室内水/ /空气热泵空气热泵 机组应同时能满足冬、夏季设计工况下的要求。对内区房机组应同时能满足冬、夏季设计工况下的要求。对内区房 间来说，水间来说，水/ /空气热泵机组仅按夏季设计工况选取。空气热泵机组仅按夏季设计工况选取。 水环热泵空调系统24 n环路水管道的设计环路水管道的设计 确定水循环管路管径时，应保证输送能力，并确定水循环管路管径时，应保证输送能力，并 使损失和水流噪声减少到最小使损失和水流噪声减少到最小 推荐流速推荐流速1.2 m/s 最低极限流

14、速：最低极限流速：0.45-0.6 m/s 水环热泵空调系统25 n机组风道的设计机组风道的设计 （1)1)设计中要根据机组提供的机外余压值的大设计中要根据机组提供的机外余压值的大 小来设计机组风管尺寸，否则将会影响机组小来设计机组风管尺寸，否则将会影响机组 的送风量。的送风量。 （2 2）一般来说，机组的机外余压不大，因此，）一般来说，机组的机外余压不大，因此， 风管中风速不宜过大，一般为风管中风速不宜过大，一般为2-32-3m/sm/s 水环热泵空调系统26 n冷却装置冷却装置的选择的选择 水环热泵空调系统27 n加热装置的选择加热装置的选择 n蓄热热装置的设定蓄热热装置的设定 高温蓄热装

15、置高温蓄热装置 低温蓄热装置低温蓄热装置 水环热泵空调系统28 低温蓄热装置原理 水环热泵空调系统29 高温蓄热装置原理 水环热泵空调系统30 水环热泵系统的创新 1 13 15 5 8 7 9 2 3 14 12 11 10 tap water 4 6 A B C E D WHLPAC systems using solar energy as a low grade heat source 水环热泵空调系统31 C 73 A D 4 2 B 1 5 6 From (to) deep wellTo (from) deep well WLHPAC systems using deep well water as a low grade heat source 水环热泵空调系统32 A 5 6 D 4 F 1 C water poolwat