海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)能耗的分析與比較

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1、海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)能耗的分析與比較【摘要】如今，暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)在建筑節(jié)能越來越重要，新的技術(shù)也不斷出現(xiàn)，其中海水源熱泵住宅中央空調(diào)得到廣泛應(yīng)用，人們對(duì)其認(rèn)識(shí)也逐步深入。本文主要闡述了海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的能耗分析，介紹了海水源熱泵與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的能耗比較?！娟P(guān)鍵詞】海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)能耗的分析與比較【摘要】如今，暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)在建筑節(jié)能越來越重要，新的技術(shù)也不斷出現(xiàn)，其中海水源熱泵住宅中央空調(diào)得到廣泛應(yīng)用，人們對(duì)其認(rèn)識(shí)也逐步深入。本文主要闡述了海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的能耗分析，介紹了海水源熱泵

2、與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的能耗比較?！娟P(guān)鍵詞】海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)能耗分析傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)比較前言海水源熱泵利用海水作為冷熱源，是一種可再生能源利用技術(shù)，而且海水溫度冬季高于室外氣溫，夏季低于室外氣溫，海水源熱泵在全年可獲得較高的運(yùn)行效率。所以海水源熱泵作為一種新式空調(diào)系統(tǒng)，具有良好的室內(nèi)熱舒適性能、低廉的運(yùn)行費(fèi)用、較低的噪聲和低維護(hù)性能等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到人們的重視。一、板式換熱器傳熱系數(shù)和壓降的計(jì)算板式換熱器有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、換熱面積大及傳熱系數(shù)大的優(yōu)點(diǎn)。由于板式換熱器由許多換熱面積相同的換熱板組成，可以方便地根據(jù)換熱量決定精確

3、的換熱面積以使工程設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)。在海水源熱泵系統(tǒng)中，由于海水具有腐蝕作用，除了集中供冷、供熱站中的大型熱泵機(jī)組采用經(jīng)特殊防腐處理的蒸發(fā)、冷凝換熱器外，其余熱泵系統(tǒng)都是海水經(jīng)鈦合金板式換熱器與二次冷卻水(乙二醇溶液)進(jìn)行換熱。在海水源熱泵系統(tǒng)中，板式換熱器的選型尤為重要。板式換熱器的優(yōu)化選型是根據(jù)換熱器的用途和工藝過程中的參數(shù)和傳熱單元數(shù)ntu、對(duì)數(shù)平均溫差選擇板片形狀、板式換熱器的類型和結(jié)構(gòu)。若板式換熱器設(shè)計(jì)不合理可能使換熱面積過大，造成初投資的浪費(fèi)，也可能使板式換熱器問流體流速太高，阻力過大，導(dǎo)致運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)。由于板片導(dǎo)

4、熱熱阻和污垢導(dǎo)熱熱阻變化較小，將其看作板式換熱器固有的熱工參數(shù)，而將可變性較大的流體表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)看作影響總傳熱系數(shù)的主要因素。在板式換熱器運(yùn)行過程中，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的變化主要由流體流速變化引起，同時(shí)板式換熱器的壓降也主要與流體流速有關(guān)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)提供的板式換熱器熱工試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)換熱器的總傳熱系數(shù)、壓降與冷熱流體的流速存在定量關(guān)系，對(duì)這些試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸擬合可得到總傳熱系數(shù)k、壓降與冷熱流體的流速的關(guān)聯(lián)式。二、海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)能耗計(jì)算由于海水的腐蝕性，目前國內(nèi)投入使用的海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)采用板式換熱器將海水循

5、環(huán)系統(tǒng)與水環(huán)系統(tǒng)分隔開．海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，在板式換熱器內(nèi)冷卻水流速一定的基礎(chǔ)上，海水流速的變化將會(huì)影響到板式換熱器換熱系數(shù)、板式換熱器出水溫度(冷凝器進(jìn)水溫度)，最后影響到制冷機(jī)的能耗。制冷工況下，板式換熱器出水溫度愈高，海水流速則低，海水泵能耗愈小，但同時(shí)熱泵機(jī)組能耗則會(huì)升高，反之亦然。因此需要確定最優(yōu)板式換熱器出水溫度，采用微分自適應(yīng)優(yōu)化控制策略確定最優(yōu)板式換熱器出水溫度。1、熱泵機(jī)組的能耗模型采用gordon-ng制冷機(jī)數(shù)學(xué)模型，模型包含蒸發(fā)器出水溫度、冷凝器進(jìn)水溫度、機(jī)組制冷量3個(gè)已定參數(shù)和a1，a2

6、，a33個(gè)與熱泵性能有關(guān)的待定系數(shù)。式中tcho為蒸發(fā)器出水溫度；tcdi為冷凝器進(jìn)水溫度；q為制冷機(jī)組制冷量；p為熱泵機(jī)組功耗。由式可以看出，在蒸發(fā)器出水溫度tcho和熱泵制冷量q為某一定值時(shí)，熱泵機(jī)組功耗p與冷凝器進(jìn)水溫度tcdi呈線性關(guān)系。2、水泵能耗模型水泵的揚(yáng)程h指單位質(zhì)量流體通過泵所獲的有效能量，在單位時(shí)間內(nèi)通過泵的流體所獲得的總能量即為泵的有效功率，以符號(hào)表示ne表示。式中n一水泵的實(shí)際功率，kw；ne一水泵的有效功率，kw；r水的容重，n／m3；g一水泵的流量，m3／s；h一水泵的揚(yáng)程，m；泵的全效率。海

7、水泵流量、揚(yáng)程的確定，根據(jù)微分自適應(yīng)優(yōu)化控制策略可確定最優(yōu)板式換熱器出水溫度，同時(shí)確定與之相對(duì)應(yīng)的板換內(nèi)海水流速，進(jìn)而確定海水流量和板換內(nèi)海水壓降、海水揚(yáng)程。冷卻水泵流量、揚(yáng)程的確定。板式換熱器內(nèi)冷卻水流速可根據(jù)板式換熱器熱工參數(shù)確定，由此可以確定冷卻水流量、板式換熱器內(nèi)冷卻水壓降、熱泵內(nèi)冷卻水壓降、冷卻水系統(tǒng)阻力損失。冷凍水泵流量、揚(yáng)程的確定。冷凍水泵流量根據(jù)制冷量和冷凍水供回水溫差確定，揚(yáng)程根據(jù)工程需要確定。三、傳統(tǒng)風(fēng)冷熱泵空調(diào)系統(tǒng)能耗計(jì)算1、風(fēng)冷熱泵能耗模型風(fēng)冷熱泵在運(yùn)行時(shí)，其運(yùn)行參數(shù)受環(huán)境溫度的影響很大，制冷(熱

8、)量、耗功率隨環(huán)境溫度變化的關(guān)系如下：2、冷凍水泵流量、揚(yáng)程的確定冷凍水泵流量根據(jù)制冷量和冷凍水供回水溫差確定，揚(yáng)程根據(jù)工程需要確定。四、建筑物全年負(fù)荷計(jì)算空調(diào)系統(tǒng)全年能耗分析是以建筑物全年負(fù)荷計(jì)算為基礎(chǔ)．建筑物全年負(fù)荷計(jì)算有2種方法：一是對(duì)建筑物熱過程的動(dòng)態(tài)模擬，即根據(jù)室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)，室外逐時(shí)的氣象數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)上做