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空气源热泵热水机组应用实例的技术经济分析
作者:管理员    发布于:2017-01-19 14:16:57    文字:【】【】【

  热泵机组以电为主要驱动动力,利用空气、土壤、地面水或地下做为传热媒介,即可实现全年空调的供冷和供暖,且具有无需建立专用机房、无需设置冷却水(冷却塔、冷却茱、冷却水处理装置)系统、无燃料堆放场所及排渣的运输费、占地面积少、安装方便、运行可靠、所用管理人员少、对周围环境影响小、热泵的能量利用系数篼等优点,对于地价昂贵和人口密集的地区,热栗机组特别是空气源热泵冷热水机组就表现出明显的优势。在发达国家,由于重视一次能源的利用率和环境保护的需要,采用燃气和电驱动热泵已成为逐渐普及的方式。随着我国节能和环保的要求,近年来空气源热泵机机组用于篼档楼宇的中央空调系统也日益普遍,特别是在旧有建筑的改、扩建工程中,应用更为广泛。本文仅以北京残疾人康复指导中心空调工程设计为例,通过对该建筑空调冷热源设计方案以及建成运行以来的实际运行情况的分析和对比,得出结论:在类似的改、扩建工程中,使用风冷热泵冷热水机组确实是经济、合理的方案。

  1工程介绍北京残疾人康复指导中心位于北京市朝阳区左家庄地区,其建筑面积约为4000m2,是在居民区附近原有三层临街建筑的基础上加层改建、扩建而成。因该工程被列人北京市政府2001年为市民做的六十件实事之一而备受各级及有关部门的关注。上级部门也要求该中心应具有康复指导培训和手术示范观摩等功能,希望能够建成全国省市级康复中心技术先进、设备先进的一个示范工程。

  2方案选择与确定2.1.传统方案的确定和带来了难解决的问题该建筑属医疗建筑,必须设置集中空调系统。在初选择空调冷源问题上,双方意见并不统一,建设方和总包单位曾以风冷冷热水机组效率低、运行费用高、一次投资大且周围小区有居民冬季采暖供热源为理由,首先否定了风冷冷热水机组做为空调冷热源方案,要求以水冷冷水机组配小型电锅炉为方案。但在设计过程中,出现了如下问题不能解决:,需要在建筑内提供约100m2左右的制冷机房面积、10m2的电锅炉面积;而该楼既无地下室,其建筑周围也无法提供制冷机房的位置,只能在楼内想办法。按照康复指导中心的使用功能划分,楼内面积已经相当紧张,很难挤出机房面积。第二,需要在距机房不太远的地方(好在屋顶上通风处)需提供约60ra2左右的冷却塔位置;由于该建筑位于居民小区旁,其楼后十几米就是居民楼,噪声问题使得空调系统的外界运行条件十分苛刻。该建筑既不能超高遮挡后楼,也不能因噪声问题引起周围居民的不满。第三,由于该建筑局部加层采用的轻体结构,根本也无法承重。所以,屋顶冷却塔位置也无法确定;第四,由于该建筑是医疗及康复建筑,其供暖时间要比周围的居民建筑供暖时间长,延长供暖时间的问题也不好解决。

  2.2.新方案的确定使所有的问题迎刃而解面对这种情况,设计者重新提出了利用屋顶使用空气源热泵冷热水机组的做为冷热源的设计方案,建设方终同意了设计者提出的方案,使上述难题迎刃而解。该建筑终选择了2台100RT的空气源热栗式冷热水机组,露天放置在该建筑距康指导中心一侧约100米远的屋顶上,解决了空调冷源的占用面积问题。只在本中心屋顶上加盖了一个20m2的轻质结构的房间,用于安装循环水泵、冬季热交换器、集分水器、膨胀水箱等设备。

  3经济比较结果3,1冷源设备本身的经济比较在确定冷源方案时,笔者曾对几种冷源方案本身进行了经济比较,其结果见表1.从表中不难看出,空气源热泵设备的一次投资是可以接受的。

  表1风冷式冷水机组与水冷式冷水机组的经济比较项机组类型数据名称螺杆式冷水机组往复式冷水机组空气源热泵冷热水机组模块式冷水机组机组溴化锂冷水愚国产进口国产进口国产进口冷量(kW)冷水机组2台冷冻水泵2台次冷却塔2台投资冷却水泵2台万换热器2台兀普通设备安装费制冷剂你十3.2冷源设备以外的经济技术比较评价一个空调系统,既要看该系统是否能满足空调建筑设计参数的要求、一次性投资额的多少,而且还应该看花在安装、维修和运行管理上的费用以及对周边环境的影响。任何一种空调系统都不可能尽善尽美,只有因地制宜,才能充分发挥一种空调系统的功能。笔者在设计和方案比较过程中,对空气源热泵冷热水冷机组和水冷机组系统进行了比较和评价,供:3.2.1无需设专用机房,节约建筑面积。

  这一点在建筑面积紧张和改扩建工程中尤为适用,其经济性十分显著。以该工程为例:建筑单位在购买该建筑时,所付费用约为8500元/m2,仅减少100m2空调机房面积一项,就相当于节药85万元。如果按建成后做一次性出售,按当地当时房价标准,其售价将在12000元/m2以上,又可收人100多万元;S卩使不出售,综合考虑社会和经济双重效益,仅做为医疗辅助用房(如药房、康复器械商店)使用,其年收入也在万元左右,经济效益是非常可观的。

  3.2.2减少了冷却塔、冷却水泵、冷却水处理等设备减少了设备,就减少了设备投资。在减少了运行的设备的同时,也减少了运行维护、维修的工作量,相应的运行、管理人员减少了,运行成本也就大大降低了(当时工人工资及劳保费用约合1500元/月人)。特别是减少了运行管理上的麻烦,等于提高了设备运行的可靠性,这一点更为重要。

  3.2.3解决了因冷却塔的水雾和噪声的扰民问题省掉了冷却塔,就解决了因冷却塔的水雾和噪声对周围环境的干扰和影响,也减少了矛盾冲突事件的发生。我们曾在实验室做过冷却塔和风冷式冷凝器的噪声对人的干扰实验,发现人们的不仅对噪声的大小有反应,对噪声的种类也十分敏感。大部分人已习惯空调室外机风扇所带来的噪声干扰,但对冷却塔的水流噪声却十分敏感。

  3.2.4空气源热泵在过渡季节供热运行,既方便,又经济空气源热泵在北京式供暖前和停暖后的过渡季节和突变天气进行供热运行,补充热量,正是其优秀特点之一,这一点是水冷机组不能比的。以该设计为例:由于该建筑是为残疾人康复服务的医疗建筑,因此供暖时间将比社会上长,供暖早、停暖晚。当初采用水冷机组制冷时,初步考虑的供热方案是在空调风系统中增加电加热器或设置一台小锅炉满足过渡季节的供暖需要。当采用了空气源热泵系统后,不需要对系统做任何改造,就可以供热了,解决了很大难题。另外,由于空气源热泵的能效比COP值在2-3.5,与采用单纯的-49-电锅炉、电热膜、电热缆采暖方式(能效比COP值永远小于1)相比,更加经济、更加节能。

  4实际运行情况该工程自2001年10月完工至今,已经过两个采有暖过渡季节的供热运行和一夏季的制冷运行,运行情况及运行效果均良好,运行费用也在合理范围之内,甲方十分满意。

  5结论通过对上述工程实例的分析,我们不难看出在空调冷热源的选择方面,空气源热粟冷热水机组作为中央空调的冷热源有着很多优势,如设备利用率篼,在气候适宜地区冬夏共用,省去了锅炉和冷却水系统,特别符合我国缺水国情。另外,由于机组可在室外露天安装,因此可节省建设机房的建筑面积,可直接从经济上受益。由于空气源热泵只是从空气中吸取热量或向空气中释放热量,并不构成对空气的污染,对环境几乎也不造成什么影响,加上空气源热泵能效比COP值在2-3.5,篼效、节能、环保将使空气源热泵得到更加广泛的使I随着地源热泵、水源热泵、空气源源热栗技术的发展,再加上热泵的低温启动性能正在进一步改善,在更大的地域范围,用热泵取代锅炉、热交换器进行全年冷热空调运行的时间,已为期不远了。

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