與傳統(tǒng)的
鍋爐(電、燃料)供熱系統(tǒng)相比,水源
熱泵具有明顯的優(yōu)勢。鍋爐供熱只能將90%~95%的電能或55~80%的燃料內(nèi)能轉(zhuǎn)化為熱量,因此水源熱泵要比電鍋爐加熱節(jié)省三分之二以上的電能,比燃料鍋爐節(jié)省二分之一以上的能量。概括來講,主要有以下特點:
1)屬可再生能源利用技術(shù)。熱泵機組是利用了地球水體所儲藏的能源作為冷熱源,進行能量轉(zhuǎn)換的供暖、空調(diào)系統(tǒng),其中可以利用的水體包括地下水、地表水、工藝循環(huán)冷卻水、礦井排水等。地表土壤和水體不僅是一個巨大的
太陽能集熱器,收集了47%的太陽輻射能量,比人類每年利用能量的500倍還多(地下的水體是通過土壤間接的接受太陽輻射能量),而且是一個巨大的動態(tài)能量平衡系統(tǒng),地表的土壤和水體自然地保持能量接受和發(fā)散的相對均衡。這使得利用儲存于其中的近乎無限的太陽能或地能成為可能。所以說,水源熱泵利用的是清潔的可再生能源的一種技術(shù)。
由于水源熱泵的熱源溫度全年較為穩(wěn)定,一般為8~30℃,其制冷、制熱系數(shù)可達3.8~4.4。因此,近十幾年來,尤其是近五年來,水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在北美如美國、加拿大及中、北歐如瑞士、瑞典等國家取得了較快的發(fā)展,中國的水源熱泵市場也日趨活躍,可以預計,該項技術(shù)將會成為本世紀最有效的供熱和供冷空調(diào)技術(shù)。
2)高效
節(jié)能。水源熱泵機組可利用的水體溫度冬季為8~30℃,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,能效比也提高。據(jù)美國環(huán)保署EPA估計,設計安裝良好的水源熱泵,平均來說可以節(jié)約用戶30~40%的運行費用。熱泵系統(tǒng)之所以節(jié)能,很重要的一點就是它所提供的熱量中大部分是從低溫側(cè)無償獲得,如果熱泵的制熱系數(shù)為4,相當于有3份能量從低溫側(cè)無償獲得,而只消耗了1份電能。對于水源熱泵機組來講,換熱過程是和地下水、地表水、循環(huán)水等水體來完成的,一般在10~22℃左右,基本不受外界環(huán)境的影響。
3)運行穩(wěn)定可靠。水體的溫度一年四季相對穩(wěn)定,是很好的熱泵熱源,水體溫度較恒定的特性,使得熱泵機組運行更可靠、穩(wěn)定,也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟性。
與燃氣和燃油鍋爐系統(tǒng)相比,省去了儲油設備和燃氣管道的敷設,若是燃煤鍋爐系統(tǒng)則可以省去鍋爐房及與之配套的煤場和渣場,大大減少了機房的占地面積,節(jié)約了土地資源,產(chǎn)生附加經(jīng)濟效益,提高了建筑物的使用率。
4)環(huán)境效益顯著。水源熱泵使用電能,電能本身為一種清潔的能源。設計良好的水源熱泵機組的電力消耗,與電供暖相比,相當于減少70%以上。水源熱泵技術(shù)采用的制冷劑,可以是R22或R134A、R407C和R410A等替代共質(zhì),水源熱泵機組的運行沒有任何污染,也沒有廢棄物,不需要堆放燃料廢物的場地,且不用遠距離輸送熱量。
熱泵系統(tǒng)在冬季供熱時省去了鍋爐房系統(tǒng),沒有燃燒過程,無燃燒設備,避免了有害煙塵和有害物質(zhì)的排放,從而不存在爆炸、燃燒的隱患。熱泵機組運行安全、可靠、穩(wěn)定,幾乎不受天氣及環(huán)境溫度變化的影響,符合環(huán)保理念。
5)一機多用,應用范圍廣。水源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào),還可供生活熱水,一機多用,一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)。特別是對于同時有供熱和供冷的需求,水源熱泵有著明顯的優(yōu)點。不僅節(jié)省了大量能源,而且用一套設備可以同時滿足供熱和供冷的要求,減少了設備的初投資。
6)自動運行。水源熱泵機組由于工況穩(wěn)定,所以可以設計簡單的系統(tǒng),部件較少,機組運行簡單可靠,維護費用低;自動控制程度高,使用壽命長可達到20年以上。
作者:寶鋼工程技術(shù)集團有限公司高級工程師 金亞飚
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