空調(diào)熱源課件

空調(diào)熱源熱能1205班嚴(yán)俅目錄空調(diào)用熱源設(shè)備熱源設(shè)備的性能指標(biāo)熱源選擇的一般規(guī)定二、空調(diào)用熱源設(shè)備

1.燃油鍋爐鍋爐是一種常見的熱源設(shè)備，按照燃料的不同可以分為燃油鍋爐、燃?xì)忮仩t、燃煤鍋爐和電鍋爐;按照生產(chǎn)介質(zhì)可以分為熱水鍋爐和蒸汽鍋爐;按照生產(chǎn)熱源介質(zhì)可以分為常壓鍋爐和承壓鍋爐。主要優(yōu)點(diǎn)為:1)結(jié)構(gòu)緊湊，體積較小;2)燃燒效率高，污染較輕。主要缺點(diǎn)為:1)燃油價(jià)格昂貴，運(yùn)行費(fèi)用高；2)需設(shè)置儲(chǔ)油設(shè)備，增加投資成本。

4.電熱鍋爐電熱鍋爐的特點(diǎn)為:1)控制精度高，使用壽命和可靠性高;2)無噪聲，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無運(yùn)動(dòng)部件，運(yùn)行安全可靠；3)體積小，質(zhì)量輕，安裝方便，操作簡(jiǎn)單;4)電能是高品位優(yōu)質(zhì)能源，從能源利用的角度來看，是一種優(yōu)質(zhì)低用的方式，綜合能源利用效率差。5.溴化鋰?yán)錈崴畽C(jī)組6.空氣源熱泵7.水源熱泵8.地源熱泵5.空氣源熱泵空氣源熱泵是一種利用環(huán)境空氣夏季冷卻冷凝器、冬季作為蒸發(fā)器供熱的空調(diào)供熱、供冷兩用設(shè)備，它的基本流程就是由常規(guī)風(fēng)冷制冷機(jī)加上四通閥作為制冷劑流程轉(zhuǎn)換和控制實(shí)現(xiàn)冷凝器和蒸發(fā)器的互換。空氣源熱泵的性能特點(diǎn)如下:1)空氣是熱泵機(jī)組取之不盡，隨時(shí)可利用的冷源(供冷時(shí))與熱源(供暖時(shí))。由于其比熱容小以及室外側(cè)蒸發(fā)器的傳熱溫差小(蒸發(fā)溫度與空氣進(jìn)風(fēng)溫度差為10℃左右)，故所需風(fēng)量較大，機(jī)組體積較大。2)熱泵機(jī)組供熱時(shí)，空氣流經(jīng)蒸發(fā)器表面被冷卻，隨著室外空氣溫度的降低，在蒸發(fā)器表面會(huì)產(chǎn)生凝露甚至結(jié)霜。微量凝露雖可增強(qiáng)傳熱，但空氣的阻力損失增大。隨著霜層增厚，熱阻和對(duì)空氣的阻力均增大，因而需要除霜;3)隨著室外空氣溫度的降低，熱泵的效率降低。熱泵雖然在室外空氣溫度低到-10℃(乃至-15℃)以下仍可運(yùn)行，但此時(shí)制熱系數(shù)將有很大降低。空氣源熱泵的主要缺點(diǎn)為:1)對(duì)冬季室外相對(duì)濕度較高且室外氣溫較低的地區(qū)，結(jié)霜較為頻繁，影響供暖效果;2)機(jī)組多安裝在屋頂，噪聲較大，需合理控制，避免影響周圍居民;3)室外空氣的狀態(tài)參數(shù)隨地區(qū)和季節(jié)的不同而變化，對(duì)熱泵的容量和制熱COP影響很大。地下水水熱泵系統(tǒng)原理示意圖水源熱泵的主要優(yōu)點(diǎn)為:1)高效節(jié)能—水源熱泵機(jī)組可利用的水體溫度冬季為12-22℃，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。而夏季水體為18-35℃，水體溫度比環(huán)境空氣溫度低，所以制冷的冷凝溫度降低，使得冷卻效果好于風(fēng)冷式和冷卻塔式，機(jī)組效率比空氣源熱泵有顯著提高。2)環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著—水源熱泵是利用了地表水作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。供熱時(shí)省去了燃煤、燃?xì)?、燃油等鍋爐房系統(tǒng)，沒有燃燒過程，避免了排煙污染;供冷時(shí)省去了冷卻水塔，避免了冷卻塔的噪音及霉菌污染。不產(chǎn)生任何廢渣、廢水、廢氣和煙塵，使環(huán)境更優(yōu)美，是一種理想的綠色技術(shù)。3)運(yùn)行穩(wěn)定可靠—水體溫度一年四季相對(duì)穩(wěn)定，其波動(dòng)的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于空氣的變動(dòng)。是很好的熱泵熱源和空調(diào)冷源，水體溫度較恒定的特性，使得熱泵機(jī)組運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性。不存在風(fēng)冷熱泵冬季除霜的難題。4)一機(jī)多用，應(yīng)用范圍廣—水源熱泵系統(tǒng)可供暖、供冷，一機(jī)多用，一套系統(tǒng)可以替代原來的鍋爐加冷水機(jī)組的兩套裝置或系統(tǒng)。5)自動(dòng)運(yùn)行—水源熱泵由于工況穩(wěn)定，所以系統(tǒng)簡(jiǎn)單，部件較少，機(jī)組運(yùn)行簡(jiǎn)單可靠，維護(hù)費(fèi)用低，自動(dòng)控制程度高。6)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，安裝容易—只要布置好機(jī)組、計(jì)算和布置水循環(huán)系統(tǒng)、簡(jiǎn)單的風(fēng)管設(shè)計(jì)和自控設(shè)計(jì)即可，故設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)周期較短;安裝工作比其他集中式空調(diào)系統(tǒng)少，安裝周期短。7)可靈活調(diào)節(jié)、應(yīng)用—每一臺(tái)熱泵在任何時(shí)間可以選擇供冷或供熱，能靈活地滿足建筑物各個(gè)區(qū)的需要，并隨時(shí)可以更改用途，且計(jì)量收費(fèi)方便。水源熱泵在某些方面應(yīng)用會(huì)受到限制:

1)可利用的水源條件限制—水源熱泵理論上可以利用一切水資源，其實(shí)在實(shí)際工程中，不同的水資源利用的成本差異是相當(dāng)大的。所以在不同的地區(qū)是否有合適的水源成為水源熱泵應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵。

2)水層的地理結(jié)構(gòu)的限制—對(duì)于從地下抽水回灌的使用，必須考慮到使用地的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，確保可以在經(jīng)濟(jì)條件下打井找到合適的水源，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)考慮當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)和土壤的條件，保證用后尾水的回灌可以實(shí)現(xiàn);

3)投資的經(jīng)濟(jì)性—由于受到不同地區(qū)、不同用戶及國(guó)家能源政策、燃料價(jià)格的影響，水源的基本條件的不同，一次性投資及運(yùn)行費(fèi)用會(huì)隨著用戶的不同而有所不同。雖然總體來說，水源熱泵的運(yùn)行效率較高、費(fèi)用較低，但與傳統(tǒng)的空調(diào)制冷取暖方式相比，在不同地區(qū)不同需求的條件下，水源熱泵的投資經(jīng)濟(jì)性會(huì)有所不同。7.地源熱泵機(jī)組地源熱泵機(jī)組也是一種冷熱同源的空調(diào)主機(jī).地源熱泵是以土壤為冷熱源，水為載體，在封閉環(huán)路(地下埋管換熱器系統(tǒng))進(jìn)行熱交換的熱泵。地源熱泵(groundssourceheatpump，簡(jiǎn)稱GSHP)是一種通過輸入少量高品位能源，實(shí)現(xiàn)低品位的地能(土壤)向高品位熱能轉(zhuǎn)移的熱泵空調(diào)系統(tǒng)。它與其他熱泵的不同之處在于其冷凝器是通過防凍劑與地能進(jìn)行換熱的。利用“泵”的功能，冬天將地?zé)帷叭　边M(jìn)建筑物，夏天將建筑物產(chǎn)生的廢熱“送”回地下。這種系統(tǒng)不但提高了效率，更提供了一種新的能源形式的利用(地能)，既開了源，又節(jié)了流。與空氣源熱泵相比，土壤作為熱泵機(jī)組的熱源有著很多優(yōu)點(diǎn):1)土壤的溫度波動(dòng)小，一般認(rèn)為，5m以下的土壤溫度是不隨大氣變化而變化的，全年保持恒定溫度。因此其溫度在夏季低于大氣溫度，冬季高于大氣溫度，理論上可以大大提高機(jī)組的效率;2)土壤有一定的蓄熱性。夏季釋放的熱量可以冬季取出用，并可反復(fù)進(jìn)行。研究表明越是長(zhǎng)期運(yùn)行，此效果越是明顯;3)空氣源熱泵有冬季結(jié)霜的問題，地源熱泵不存在這個(gè)問題;4)地下?lián)Q熱管路采用高密度聚乙烯塑料管，壽命>50年，且一機(jī)多用，應(yīng)用范圍大，無須室外管網(wǎng)，特別適合低密度的別墅區(qū)使用。從應(yīng)用的實(shí)際情況來看，土壤源也存在一些缺點(diǎn):1)地下?lián)Q熱器換熱量隨土壤物性參數(shù)的不同有很大變化，不易準(zhǔn)確把握。另外土壤的換熱量也較小，約在20--80W/m(垂直埋管)和15-30W/m(水平埋管)，因而所需換熱管的面積比較大；2)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)，機(jī)組運(yùn)行工況會(huì)隨土壤溫度變化而波動(dòng);3)土壤對(duì)金屬(埋地盤管)會(huì)有一定的腐蝕；4)地埋管系統(tǒng)維修困難，施工難度大。盡管土壤源熱泵還存在上述不足，但總的來說是一項(xiàng)節(jié)能的技術(shù).隨著其工程開發(fā)應(yīng)用的不斷完善，針對(duì)我國(guó)的具體情況，在合適的地區(qū)應(yīng)用地源熱泵，還是有很大的前景和市場(chǎng)的。2.IPLVIPLV的含義為了評(píng)價(jià)制冷機(jī)在部分負(fù)荷下的綜合性能，美國(guó)空調(diào)制冷學(xué)會(huì)(ARI)對(duì)大量冷機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行了調(diào)查統(tǒng)計(jì)，在AR1550/590標(biāo)準(zhǔn)里提出了綜合部分負(fù)荷值IPLV(IntegratedPart-LoadValue)的概念。在ARI550/590-98標(biāo)準(zhǔn)里，部分負(fù)荷綜合值IPLV的表達(dá)式如下:

IPLV=0.01A+0.42B+0.45C+0.12D式中A—100%負(fù)荷率時(shí)單位冷量機(jī)組的能耗;B—75%負(fù)荷率時(shí)單位冷量機(jī)組的能耗;C—50%負(fù)荷率時(shí)單位冷量機(jī)組的能耗;D—25%負(fù)荷率時(shí)單位冷量機(jī)組的能耗。我國(guó)建筑節(jié)能規(guī)范GB50189一2005《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中也參ARI550/590，提出了基于我國(guó)氣候條件的水冷式電動(dòng)蒸汽壓縮循環(huán)冷水(熱泵)機(jī)組的綜合部分負(fù)荷系數(shù)IPLV的計(jì)算公式。

IPLV=2.3%A+41.5%B+46.1%C+10.1%D式中A,B,C,D的含義與ARI標(biāo)準(zhǔn)中一致。A,B,C,D前的權(quán)重系數(shù)，是取我國(guó)典型公共建筑模型，計(jì)算出我國(guó)19個(gè)城市氣候條件下，典型建筑的空調(diào)系統(tǒng)供冷負(fù)荷以及各負(fù)荷段的機(jī)組運(yùn)行小時(shí)數(shù)，參照ARI550/590-1998《采用蒸汽壓縮循環(huán)的冷水機(jī)組》標(biāo)準(zhǔn)中IPLV系數(shù)的計(jì)算方法，對(duì)我國(guó)4個(gè)氣候區(qū)分別統(tǒng)計(jì)平均，得到全國(guó)統(tǒng)一的IPLV系數(shù)值。說明：（1）IPLV的定義是針對(duì)單臺(tái)主機(jī)運(yùn)行工況定義的。也就是說IPLV提供了一個(gè)計(jì)算單臺(tái)冷水機(jī)組全年在全部負(fù)荷范圍內(nèi)按特定負(fù)荷特性運(yùn)行的平均能耗水平的方法，藉此可以用一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)估不同冷水機(jī)組不僅僅是在滿負(fù)荷下，而是在其全年全部負(fù)荷范圍內(nèi)的能效水平。IPLV值越大，說明機(jī)組的能耗越小。四、冷熱源選擇的一般規(guī)定《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50736-20128.1一般規(guī)定

8.1.1空氣調(diào)節(jié)冷熱源應(yīng)根據(jù)建筑物空氣調(diào)節(jié)規(guī)模、用途、建設(shè)地點(diǎn)的能源條件、結(jié)構(gòu)、價(jià)格，以及國(guó)家節(jié)能減排和環(huán)保政策的相關(guān)規(guī)定等，按下列要求通過綜合論證確定：1有可供利用的廢熱或工廠余熱的區(qū)域，熱源應(yīng)優(yōu)先采用廢熱或工廠余熱。當(dāng)廢熱或工廠余熱的溫度較高、經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證合理時(shí)，冷源宜采用吸收式冷水機(jī)組；2在經(jīng)濟(jì)技術(shù)合理的情況下，冷、熱源宜優(yōu)先利用淺層地能、太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源。當(dāng)采用可再生能源受到氣候等原因的限制無法時(shí)刻保證時(shí)，應(yīng)設(shè)置輔助冷、熱源；3不具備上述1、2條的條件，但有城市或區(qū)域熱網(wǎng)的地區(qū)，集中式空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的供熱熱源宜優(yōu)先采用城市或區(qū)域熱網(wǎng)，但符合8.1.4條的情況除外；4不具備上述1、2條的條件，但城市電網(wǎng)夏季供電充足、且全年供冷運(yùn)行時(shí)間達(dá)到3個(gè)月（供冷運(yùn)行季節(jié)時(shí)間，非累積小時(shí)）以上的地區(qū)，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的冷源宜采用電動(dòng)壓縮式冷水機(jī)組；5不具備上述條件，但城市燃?xì)夤?yīng)充足的地區(qū)，宜采用燃?xì)忮仩t、燃?xì)鉄崴畽C(jī)供熱或燃?xì)馕帐嚼?溫)水機(jī)組供冷、供熱；6不具備上述條件的地區(qū)，可采用燃煤鍋爐、燃油鍋爐供熱，蒸汽吸收式冷水機(jī)組或燃油吸收式冷(溫)水機(jī)組供冷、供熱；7具有上述多種能源的地區(qū)，可采用復(fù)合式能源供冷、供熱；8室外空氣夏季設(shè)計(jì)狀態(tài)點(diǎn)的露點(diǎn)溫度低于14℃的氣候地區(qū)，應(yīng)優(yōu)先采用間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)來提供空調(diào)系統(tǒng)的冷源；但水資源嚴(yán)重短缺、或當(dāng)?shù)卣魑囊?guī)定不允許采用生活給水用于空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，不應(yīng)采用蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)；9天然氣供應(yīng)充足的地區(qū)，當(dāng)建筑的電力負(fù)荷、熱負(fù)荷和冷負(fù)荷能較好匹配，能充分發(fā)揮熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的能源綜合利用效率并經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較合理時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用分布式熱電冷聯(lián)供技術(shù)；10全年進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)，且各房間或區(qū)域負(fù)荷特性相差較大，需要長(zhǎng)時(shí)間向建筑物同時(shí)供熱和供冷并技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理時(shí)，宜采用水環(huán)熱泵空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)供冷、供熱；11在執(zhí)行分時(shí)電價(jià)、峰谷電價(jià)差較大的地區(qū)，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，采用低谷電價(jià)能夠明顯起到對(duì)電網(wǎng)“削峰填谷”和節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用時(shí)，可采用蓄冷系統(tǒng)供冷。8.1.2除符合下列情況之一外，不得采用電能直接作為空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要供熱熱源和空氣加濕的熱源：1電力充足、供電政策支持和電價(jià)優(yōu)惠地區(qū)的建筑；2以供冷為主，采暖負(fù)荷非常小、且無法利用熱泵或其它方式提供熱源的建筑；3無集中供熱與燃?xì)庠矗捎妹?、油等燃料受到環(huán)?；蛳绹?yán)格限制的建筑；4冬季電力供應(yīng)充足、夜間可利用低谷電能進(jìn)行蓄熱、且電鍋爐不在用電高峰和平段時(shí)間啟用的建筑；5利用可再生能源發(fā)電、且其發(fā)電量能夠滿足直接電熱用量需求的建筑；6符合8.1.4條規(guī)定的建筑中，內(nèi)、外區(qū)合一的變風(fēng)量系統(tǒng)中需要對(duì)局部外區(qū)進(jìn)行加熱的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)；或者盡管設(shè)置有集中熱源，但建筑的某個(gè)局部區(qū)域或房間采用集中熱源會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜、經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益明顯降低時(shí)；7冬季無加濕用蒸汽源、且冬季室內(nèi)相對(duì)濕度的要求較高時(shí)。8.1.3公共建筑群中，需要設(shè)置集中空調(diào)系統(tǒng)的建筑，其容積率達(dá)到2.0以上時(shí)，具備下列條件并經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理時(shí)，可采用區(qū)域供冷系統(tǒng)：1用戶空調(diào)負(fù)荷及其特性明確；2該區(qū)域的空調(diào)建筑全年供冷時(shí)間長(zhǎng)、且需求一致；3具備規(guī)劃建設(shè)區(qū)域供冷站及管網(wǎng)的條件。8.1.4符合下列情況之一時(shí)，宜采用分散設(shè)置的直接膨脹式風(fēng)冷、水冷式或蒸發(fā)冷卻式空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)：1采用集中供冷，供熱系統(tǒng)不經(jīng)濟(jì)的建筑；2需設(shè)空氣調(diào)節(jié)的房間布置過于分散的建筑；3設(shè)有集中供冷、供熱系統(tǒng)的建筑中，使用時(shí)間和要求不同的少數(shù)房