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科普:空气源热泵原理解析!
时间:  2022-10-20 来源:  

热力学定律

从热力学第二定律的意义上讲,传热的温差越大,能量的损失就越大, 即热能除了有“热量” 方面度量以外, 还有“品位” 方面的度量。


热能根据其温度的高低可分为低品位能源和高品位能源:


高品位的能源是指电力、机械功、燃气和液体燃料等,是相对那些不易利用的易造成浪费的能源而言的。

低品位能源包括热能、生物能等,二者之间是可以互相转化的。


我国建筑能耗中80%是供冷供暖和供生活热水,用太阳能、地热能等低品位的能源可以达到相应效果,可我们大量使用的却是高品位的电能,一些地方更是直接用柴油或煤烧锅炉取暖或供热水,把高品位能源“大材小用”。




高品位高在哪呢?譬如首先要挖出煤来,再运输到电厂,然后燃烧后发电,变电再变电,最后用电供热供生产,绕了一大圈,浪费了一大圈。这是巨大的资源浪费,70%的造成温室气体等污染,有效利用才30%。


人们应该尽可能使用较低品位的热能,现有的供热设备实质上都是能量转换装置,它们把电能、燃料的化学能或太阳能转换为热能, 其系统“效率” 不可能超过100 % ,例如燃气热水器,因为有高温废气的排放、燃烧不完全、 强制排烟及换热效率方面的损失, 实际的制热系数仅在0.5 — 0.7之间。


 

热泵原理

热泵,顾名思义: 即热泵不是热能的转换设备而是热量的搬运设备,它是一台“泵” ,这个泵所搬运的介质不是水、 气或油,而是“热” 。正因为如此,热泵的“效率” 不受能量守恒定律( 100%能量转换效率为极限) 的制约,可以达到200%或者更高。


几种热水装置的热值

名称理论的热值热效率(%)实际热值
电热水器860kcal/kwh90%774kcal/kwh
液化气10800kcal/kg70%7560kcal/kg
天然气8400kcal/m375%6450kcal/m3
煤气3800kcal/m370%2660kcal/m!
柴油锅炉10200kcal/kg70%7140kcal/kg
空气源热泵860kcal/kwh420% 3612kcal/kwh

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, 把低温物体的热量传递给高温物体,是热量的搬运工具。


常见热水供应设备

传统常用的热水设备有燃油热水炉 、燃气热水炉、电热水器、太阳能。


燃油燃气炉不仅存在污染问题,还有漏油漏气漏电等安全隐患,易结垢、效率低、运行费用高、需专人维护。


电热水器存在漏电安全隐患,能耗费用高的问题


太阳能受季节日照的影响和安装场地的限制。


空气源热泵,是一种通过热泵把空气中的低温热能吸收进来,经过压缩机压缩后成为高温热能,传至水中,使水温升高。仅用极少的电量就能取得较高的热量。设计良好的热泵热水系统每消耗1份电, 可以从空气中吸收3-4份的热能,是一种非常节能的新型供热设备。


 

空气源热泵的特点

安全、 可靠:水电完全分离,无触电、易燃易爆和废气中毒的隐患。


高效节能:消耗的电能仅仅是压缩机用来搬运空气热量所用的能源, 因此, 热效率高达380% -600% 。同等条件下,空气源热水机的使用成本只有电热水器的 1/4 ,燃气热水器的 1/3 ,太阳能的 1/2。


绿色环保:空气源热水机在使用过程中, 无需任何燃料,不会有任何废气排放,  其冷气可以回收用于室内供冷。


操作简单:可远程操控,不需专业维护。


总结:空气源热泵是采用电能驱动压缩机做功,利用工质循环把空气中的热量吸收,经过压缩机压缩后变成高温高压气体,对水进行间接循环加热,从而获得较高的生活用热水,同时风机排出的凉爽空气可给居住环境降温除湿,与其它类型的热水器相比本热泵热水器在安全,环保、高效、节能方面具有更多优势。

 

明莱能源空气能案例展示

玉环中等职业技术学院迁建工程空气能热水项目,玉环中等职业技术学院迁建工程是玉环市教育局重点项目。我司对该项目的热水系统进行深化设计施工,并负责整个系统的运维,包含7幢学生宿舍、食堂、以及教师活动中心,可满足6000多人的生活热水需求。

系统采用冷热同源闭式热水系统,本项目设计有如下特色:

一、冷热同源闭式承压热水系统,保障末端热水压力稳定,容易调温,避免忽冷忽热;

二、系统控制采用PLC定制;多台加热单台恒温,既节能又避免频繁启停。

三、定制PLC系统依据主机运行数量启停电动阀和循环泵,避免水泵长期运行和循环水力不平衡。


西湖大学空气能热水项目,我司根据校方和相关规范要求,对校区内的生活热水进行相关设计深化,该项目需要热水总量355吨,设计水箱194吨。满足除动物实验中心外的教师公寓、学生宿舍、校长及教授周转公寓、学术交流中心、教职工食堂、学生食堂、动物实验中心等多个区域的热水需求。


C1-C5幢共配置188套家装空气能热泵系统,D1-D11幢配置KV-10超低温空气源热泵+495L储热水箱一台,循环管网采用定制回水循环泵控制面板,除在回水管网温度低于45℃时自动回水,也可对回水循环泵进行定时、定温、手自一体控制多模式控制,确保每一户家装都可以个性化控制回水温度和时间。


C6-C18,每幢楼按需配置13-25P的主机和水箱,使用闭式循环供水系统,配合电辅热系统每日加热水温至60℃一次灭杀有害菌群。同时末端采用可调节设定温度的回水泵在正常情况下在回水温度低于45℃时进行自动回水,回水温度达到设定温度时停止,确保热水系统的稳定性和舒适性。


B3为酒店区域,18台空气源热泵系统进行分区供应,分别供应餐饮后勤区域用水以及泳池恒温、加热用水。同时餐饮后勤区域采用闭式系统回水管网配置回水泵,确保后勤用水的稳定供应。