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全部热回收型水源热泵机组的应用
 
慧聪网   2005年5月18日13时26分      

摘要: 本文主要介绍全部热回收型水源热泵机组在沈阳河畔新城俱乐部工程中的应用,在空调供冷、泳池水和洗浴水加热负荷同时存在时,充分利用了夏季空调的冷凝热进行供热及其节能分析。
 
关键词: 压缩机 冷凝器 蒸发器 
 
1、
工程概况

  本工程位于沈阳市浑南新区,项目名称为河畔新城一期俱乐部,其建筑面积11000m2,主要功能是近百万平方米住宅小区的运动场馆。其中游泳馆、篮球(羽毛球)馆、乒乓球馆、健身房、棋牌室等均要求设空调。

2、俱乐部空调及供热负荷特点

  2.1 空调及供热的计算负荷:河畔新城一期俱乐部主要为运动场馆的空调夏季冷负荷、空调冬季热负荷、游泳馆池水加热供热负荷、洗浴热水加热供热负荷。其中空调负荷包括销售中心空调负荷,总负荷见表1

表 1

夏季负荷

建筑名称

空调冷负荷(KW)

游泳池加热负荷(KW)

洗浴热水加热负荷(KW)

俱乐部

1043

190

835

销售中心

190

  

夏季负荷总计

1233

1025

冬季负荷

建筑名称

空调热负荷(KW)

游泳池加热负荷(KW)

洗浴热水加热负荷(KW)

俱乐部

998

190

835

销售中心

240

  

冬季负荷总计

2263

  2.2 本工程负荷特点:供冷负荷是一条变化的曲线;供热负荷也是一条变化的曲线,其中空调热负荷是不断变化的,在过渡季游泳馆空调供热负荷也不断变化,只有在无空调热负荷时,可认为供热负荷是基本稳定的,但是洗浴热水加热的供热负荷在一天中也有相当大的变化。全年负荷见下图。

3、设备选型及运行模式

3.1 热回收型水源热泵机组简介

  水源热泵的工作原理:在制冷模式时,高温高压的制冷剂气体从压缩机出来进入冷凝器(制冷剂环路/冷却水环路),制冷剂向冷却水中放出热量而冷却成高压液体,并使冷却水水温升高。制冷剂再经过膨胀阀进行节流膨胀成低压液体后,进入蒸发器(制冷剂环路/冷冻水环路)吸收冷冻水中的热量蒸发成低压蒸汽,并使冷冻水水温降低。低压制冷剂蒸汽又进入压缩机压缩成高温高压的气体,如此循环在蒸发器中获得冷冻水。在制热模式时,高温高压的制冷剂气体从压缩机出来进入冷凝器(制冷剂环路/供热水环路),制冷剂向供热水中放出热量而冷却成高压液体,并使供热水水温升高。制冷剂再经过膨胀阀进行节流膨胀成低压液体后,进入蒸发器(制冷剂环路/低温热源水环路)吸收低温热源水中的热量蒸发成低压蒸汽,并使低温热源水水温降低。低压制冷剂蒸汽又进入压缩机压缩成高温高压的气体,如此循环在冷凝器中获得供热水。

  笔者所了解和采用的热回收型水源热泵机组工作原理与上述的水源热泵的工作原理完全相同。为了回收利用制冷时产生的冷凝热,热回收型水源热泵机组将普通型水源热泵的冷凝器改变成热回收换热器(制冷剂环路/供热水环路)+冷凝器(制冷剂环路/冷却水环路)的形式。热回收型水源热泵机组能够同时实现制冷及供热。热回收型水源热泵机组分为部分热回收型水源热泵机组和全部热回收型水源热泵机组。本工程选用全部热回收型水源热泵机组,可实现制冷优先运行、制热优先运行、单独制冷运行、单独制热运行,水源热泵站的热力系统(仅为全部热回收型水源热泵机组部分)示意图见图1。

3.2 设备选型及主要设备技术参数

  根据本工程的全年负荷曲线和每天的洗浴热负荷、空调冷负荷不断变化的特点,设计中考虑了夏季空调冷凝热的回收利用和洗浴热水系统的储热。采用全部热回收型水源机组回收利用空调冷凝热,可以达到节能和节省运行费用的目的。洗浴热水系统储热,其一是为了尽量降低热泵机组的峰值热负荷,避免热泵机组选型过大;其二是为了夏季空调冷凝热充分回收利用。

  全年主要负荷为供热负荷,其冷负荷仅为夏季空调时。设计选用水源热泵作为制冷、供热的冷热源,供冷的冷媒为7/12°C冷冻水;供热的热媒为50/45°C热水,空调供热直供,泳池水加热及洗浴水加热采用板式换热器进行二次换热。空调水系统为双管制,按空调自控要求在热泵站内实现空调供冷、热的自动切换。

  洗浴水二次换热系统内设25m3的闭式储热水罐,布置在热泵站内,由热泵站的自控系统统一控制。

  水源热泵站设二眼抽水井和四眼回灌井,水源井按要求抽水、回灌交错使用,按热泵站自控要求控制抽水水量。以实现合理有效的利用地下水资源。水源热泵站供热、冷水系统采用定流量运

  根据负荷及项目的使用特点,考虑设备初投资、占地面积、运行费用等综合因素,设计选用一台全部热回收型水源热泵机组BE/SRHR2402和一台普通型水源热泵机组BE/SRHH2402 。两台机组技术参数见表2

表 2

全部热回收型水源热泵

普通型水源热泵

设备型号

BE/SRHR2402

设备型号

BE/SRHH2402

制冷性能

制冷性能

制冷量

771 KW

制冷量

936.8 KW

回收热量

990 KW

机组输入功率

176.2 KW

机组输入功率

227 KW

制热性能

制热性能

制热量

1016.1 KW

制热量

1016.1 KW

机组输入功率

237.1 KW

机组输入功率

237.1 KW

  

3.3 热泵站运行模式

  根据实际的负荷情况、水源热泵的台数及性能,按以下五种运行模式进行热泵站设备运行、管路阀门自动切换、流量调控等自控设计。

  运行模式一:全部热回收型水源热泵机组BE/SRHR2402(制冷优先)能满足供冷冷负荷,其热回收换热器不能满足供热的热负荷时,由BE/SRHR2402的热回收换热器和普通型水源热泵机组BE/SRHH2402制热(并调节制热量)联合运行满足供热的热负荷。

  运行模式二:全部热回收型水源热泵机组BE/SRHR2402(制冷优先)能满足供冷冷负荷,其热回收换热器能满足供热的热负荷时,由其冷凝器调节热回收换热器的制热量满足供热的热负荷。

  运行模式三:全部热回收型水源热泵机组BE/SRHR2402(制冷优先满负荷运行)不能满足供冷冷负荷,热回收换热器能满足供热的热负荷,其冷凝器调节热回收换热器的制热量满足供热的热负荷时,由普通型水源热泵机组BE/SRHH2402制冷(并调节制冷量)联合运行满足供冷冷负荷。

  运行模式四:仅有供热的热负荷并且小于、等于一台机组制热量时,由普通型水源热泵机组BE/SRHH2402制热(并调节制热量)运行满足供热的热负荷。

  运行模式五:仅有供热的热负荷并且大于一台机组制热量时,由普通型水源热泵机组BE/SRHH2402和全部热回收型水源热泵机组BE/SRHR2402联合制热运行满足供热的热负荷。

4、节能分析与总结

  本文所介绍的全部热回收型水源热泵机组,目前在工程实际的应用仅有较少的几例,且本工程也在建设中,无实际运行的测试数据,仅在理论上进行一些简单的节能分析比较。

  在全部热回收型水源热泵机组进行热回收运行期间,其供冷、热回收供热均被利用,节能效果是十分明显的。据初略的测算比全部采用普通型水源热泵机组形式每年节省7.5万元运行费用,并充分节约了地下水资源。

  由于全部热回收型水源热泵机组比普通型水源热泵机组初投资增加20%左右,管路切换、流量调节和自控的初投资也相应的增加,4年内可以收回增加投资部分。

  采用全部热回收型水源热泵机组与普通型水源热泵机组联合制冷、供热的热泵站,其管路切换阀门较多、流量调节和自控要求比较高。

 
作者:王长虹 罗军 
 
 
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