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全热回收型模块式热泵系统应用
发布日期:2013-6-20 15:25:23


文/广州市集木蓄能技术开发有限公司冷热源技术中心

 

  摘要:本文通过对酒店建筑暖通空调系统的运行特点进行分析,已经深入研究暖通空调系统的本质,通过实际案例简要介绍全热回收型热泵系统在酒店、SPA会所等建筑中的应用和以热定冷的设计原则,展现全热回收型热泵系统在节能、一机多用、提高设备使用率方面的优越性。

 

  关键词:以热定冷、全热回收型热泵、模块式机组、一机多用、节能

 

一、酒店建筑冷暖空调研究分析

 

  目前,我国能源消耗的显著特点是建筑能耗快速增长,随着经济的发展,建筑能耗已逐步达到全国能源消费总量的1/3以上。建筑能耗中,特大型公共建筑单位面积能耗是居住建筑的10~15倍,一般公共建筑也是居住建筑的5倍以上。公共建筑的全年能耗中,大约50%~60%消耗于空调制冷与采暖系统,因此暖通系统的节能水平是建筑节能的核心,是实现低碳建筑、零碳建筑的关键因素。

 

  根据多年来的研究得出,酒店建筑暖通空调系统的显著特点:

 

  1)夏季需要作制冷空调运行,冬季需要作采暖运行,常年需要提供卫生热水。

 

  2)酒店暖通空调负荷最显著的特点是空调负荷变化较大,负荷同时率低。大多数时间内,空调系统都处于低负荷状况下工作。统计资料显示,宾馆酒店建筑夏季80%以上时间的负荷不超过50%,负荷在90%以上的时间不到1%。

 

  3)系统的设计上,空调系统的配置必须满足高峰负荷时的需要,其配置在多数时间内都比酒店实际需要的负荷大得多,形成“大马拉小车”现象。

 

  暖通空调系统的本质是能量的转换和重新分配,具有以下特点:

 

  1)夏季是将室内热量转移到室外大气或其它介质中,是将热能从低温区域转移到高温区域。

 

  2)冬季是将能量输送到室内,以满足室内温度需求,这个能量可以是电能、化学能、空气能、地热能等。

 

  3)卫生热水则常年是向水输送能量,使水加热到适合温度,满足使用需求。这个能量同样可以是电能、化学能、空气能、地热能等。

 

二、全热回收型热泵系统介绍

 

  2.1.全热回收型热泵系统的基本构成

 

  模块式全热回收型热泵系统的基本构成为:

 

  风冷全热回收型热泵模块+风冷冷热水热泵模块+水冷冷水模块

 

  a风冷全热回收型热泵模块

 

  夏季时通过全热回收功能,回收空调制冷系统产生的废热,并将其转移到冷水中,满足卫生热水的需求;冬季时则作热泵运行,将空气中热能转移到水中。其所需模块数是以满足冬季卫生热水的需求确定的。

 

  b风冷冷热水热泵模块

 

  主要是满足冬季采暖的需求,同时也参与夏季制冷,满足夏季制冷的高峰冷量。其所需模块数是以满足冬季采暖的需求确定的。

 

  c水冷冷水模块

 

  用于满足夏季制冷基本负荷,其所需模块数是由夏季最大制冷负荷扣除风冷全热回收型热泵模块和风冷冷热水热泵模块所能提供的冷量后,系统所需提供的冷量确定的。

 

  2.2.全热回收型热泵系统的优点

 

  1)一套系统同时满足空调、采暖、卫生热水的功能,实现一机多用的功能。

 

  2)夏季时,通过全热回收获取免费热水,节能效果很明显。

 

  3)夏季制冷是以风冷全热回收型热泵模块和水冷冷水模块为基础的,根据空调系统的特点,风冷全热回收型热泵模块和水冷冷水模块可满足大部分时间内的冷量需求,风冷冷热水热泵模块仅在用冷高峰时投入制冷运行,这就避免了风冷模块夏季制冷效率低的缺点。

 

  全热回收型热泵系统具有节能、一机多用、设备利用率高、投资省等显著优势。

 

  3.全热回收型热泵系统的应用范围

 

  全热回收型热泵系统的节能优势主要是夏季时将室内空气热能转移到卫生热水中,冬季则是将室外大气中的热能转移到卫生热水中,即主要是空气能的充分利用,因此,其适用性主要受冬季热泵运行效率的限制。主要适用于夏热冬暖地区以及部分较干燥冬季不易结霜的中原地区。全热回收型热泵系统适用的地区主要包括广东、福建、广西以及河南、山西、陕西等的部分地区。选用时,应校核当地气候条件应满足热泵运行效率不低于1.8的要求。

 

三、广州万盛名家酒店项目简介

 

  广州万盛名家酒店位于番禺区大石镇市广路与南大公路交汇处,为框架结构地面17层的高层建筑。建筑面积约18800㎡,空调面积约11700m2。酒店设置客房228间、餐厅、会议中心等主要功能区,各功能区布置及暖通设计参数如下:

  3.1.系统冷热源模块配置

 

  通过对系统实际运行状况分析可知,系统夏季综合最大冷负荷约为1500kW(426RT),冬季综合最大热负荷约为500kW(142RT)。而冬季卫生热水加热则需配置的加热量约为150kW。酒店冷热源配置如下:

 

  1)风冷全热回收型热泵模块

 

  配置2台集木JMQFLRS—60风冷全热回收型热泵模块,夏季制冷量120kW,输入功率44kW,可回收热量164kW;冬季时,机组作空气源热泵运行,其制热量为152kW,输入功率38kW。完全满足卫生热水的加热要求,同时,夏季时为系统提供120kW冷量。冬季卫生热水加热效率COP为4.0;夏季制冷制热综合效率COP为6.45,充分体现全热回收机组的节能性。

 

  2)风冷冷热水热泵模块

 

  配置8台集木JMFLRS—60风冷冷热水热泵模块,冬季时作采暖运行,制热量528kW,输入功率168kW;制热工况COP值3.14;夏季制冷量480kW,输入功率176kW,制冷工况COP值仅2.73,但该部分冷量只占总冷量的32%,主要是作为高峰用冷时的高峰冷量,因此,并不会对夏季制冷的系统COP造成较大影响。

 

  3)水冷冷水模块

 

  配置6台集木JMSLLS-150水冷冷水模块,夏季制冷量900kW,输入功率196.8kW,制冷工况COP值4.57。

 

  3.2.冷热源系统配置和系统综合效率

 

  注:广州冬季空调室外计算温度为5.2℃;

 

  由于夏季制冷主要是以热回收模块和水冷冷水模块为主,其冷量占总冷量的约70%,根据相关统计资料,酒店建筑负荷在总负荷70%及以下的时间约占90%,即风冷冷热水热泵模块夏季实际使用时间不超过10%,因此,夏季实际负荷会高于计算值。目前,该酒店已投入使用,实际运行状况也表明,只有很少时间需要启动风冷冷热水热泵模块。

 

 

(戎马传媒·《热泵市场》杂志社 订阅热线:0755-26781737)
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