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                地源熱泵知識
                三合一地源熱泵與大金VRV空調+鍋爐對比
                時間:2016-10-11    瀏覽人次:

                1、系統簡介


                1、1三合一地源熱泵系統簡介

                地源熱泵技術是利用地表淺層水源(地下水、江、河、湖、海)土壤吸收的太陽能和地熱能而形成的低溫低位熱能,采用熱泵原理,通過少量的電能輸出,實現低位熱能向高位熱能轉移的一種技術。. 地表淺層地熱能不受地域限制,量大面廣,無處不在,幾近無限;地表淺層溫度一年四季溫度穩定,冬季比環境溫度高,夏天比環境溫度低,是非常理想的熱泵冷熱源。地源熱泵運行使用電能,運行中沒有任何污染,及廢棄物,地下水進入機組熱交換器后全部返灌地下,對地下水及土壤無任何不利影響,也不會造成地下水流失。地源熱泵利用地表淺層可再生能源,開辟了一條利用清潔能源的新途徑。


                地源熱泵原理簡述:

                作為自然現象,正如水由高處流向低處那樣,熱量也總是從高溫流向低溫,用著名的熱力學第二定律準確表述:“熱量不可能自發由低溫傳遞到高溫”。但人們可以創造機器,如同把水從低處提升到高處而采用水泵那樣,采用熱泵可以把熱量從低溫抽吸到高溫。所以地源熱泵實質上是一種熱量提升裝置,它本身消耗一部分能量,把環境介質中貯存的能量加以挖掘,提高溫位進行利用,而整個熱泵裝置所消耗的功僅為供熱量的三分之一或更低,這就是地源熱泵節能的原理。


                 

                地源熱泵原理圖

                地源熱泵工作原理:

                地源熱泵系統是從常溫土壤或地表水(地下水),冬季從地下提取熱量,夏季把建筑的熱量又存入地下,從而解決冬夏兩季采暖和空調的冷熱源。


                夏季通過機組將房間內的熱量轉移到地下,對房間進行降溫,同時儲存熱量,以備冬用。冬季通過熱泵將土壤中的熱量轉移到房間,對房間進行供暖,同時儲存冷量,以備夏用,大地土壤提供了一個很好的免費能量存貯源泉,這樣就實現了能量的季節轉換。


                 

                地源熱泵原理圖


                冬季地源熱泵工作原理:

                冬天熱泵中制冷劑正向流動,壓縮機排出的高溫高壓氟利昂氣體進入冷凝器向集水器中的水放出熱量,相變為高溫高壓的液體,再經熱力膨脹閥節流降壓變為低溫低壓的液體進入蒸發器,從地下循環液中吸取低溫熱后相變為低溫低壓的飽和蒸汽后進入壓縮機吸氣端,由壓縮機壓縮排出高溫高壓氣體完成一個循環。如此循環往復將地下低溫熱能“搬運”到集水器,從而不斷的向用戶提供45℃-55℃的熱水。


                 

                冬季地源熱泵原理圖

                夏季地源熱泵工作原理:

                夏天熱泵中制冷劑逆向流動,與用戶換熱的冷凝器變為蒸發器從集水器中的低溫水(7 -12℃)提取熱能,與地下循環液換熱的蒸發器變為冷凝器向地下循環液排放熱量,循環液中熱量再向地下低溫區排放,如此循環往復連續地向用戶提供7 -12℃ 的冷水。


                 

                夏季地源熱泵原理圖

                1、2  VRV空調及鍋爐采暖簡介


                VRV空調系統全稱是Varied Refrigerant Volume,簡稱VRV,就是可變流量的意思,它是依賴于機電方面的變頻技術而產生的空調系統設計安裝方式。一臺室外機通過管路能夠向若干個室內機輸送制冷劑液體。通過控制壓縮機的制冷劑循環量和進入室內各換熱器的制冷劑流量,可以適時地滿足室內冷、熱負荷要求。


                VRV空調屬于空氣源熱泵,是采用熱泵技術在夏天從室外抽取冷量轉移到室內,達到降溫的目的;冬季則是抽取室外熱量轉移到室內,達到采暖的目的。夏季室外溫度越高,從室外抽取冷量越困難,能效比(也稱COP值,即機組制冷、制熱量與用電量的比值)越低,也就是說,電能的利用效率降低了。VRV空調的COP值一般在2.5左右,室外溫度高時,降低到1.8以下,溫度過高時,壓縮機會因為冷凝溫度過高而無法啟動,就是通常所說的“死機”。同樣的,冬季室外溫度越低,從室外抽取熱量越困難,溫度過低時,壓縮機會因為蒸發溫度過低而無法啟動。通常,VRV空調冬天工作溫度最低是-7℃,冬天氣溫低的時候,VRV空調會“化霜”,在這段時間內,單一壓縮機的主機是不制熱的,等“化霜”過程結束之后,機組才能制熱,也會因為室外蒸發器結霜太嚴重而“死機”。

                 

                城市中,大量采用VRV空調,會把室內熱量都轉移到室外空氣中,形成“熱島”效應,溫度居高不下,即使到了夜晚,也感覺很熱。這也使得中國的“火爐”城市更加“炎熱”。若采用地源熱泵,夏季把室內熱量轉移到地表淺層,則會降低“熱島”效應。


                鍋爐采暖是利用燃氣在鍋爐內燃燒發熱來提高水的溫度,高溫的水把熱量傳遞給地板蓄熱層來采暖,水溫降低后,又回到鍋爐繼續加熱。鍋爐采暖利用了燃氣這種不可再生能源來取暖,且燃燒廢氣會釋放到空氣中,會造成環境污染,是一種既不節能又不環保的采暖方式。

                 

                2、初期投資


                為便于比較,我們針對上海地區某一套別墅,建筑結構為地下室一層、地上二層,空調面積200平方/地暖面積185平方。在滿足空調、采暖及生活熱水功能的要求下,三合一地源熱泵系統與VRV空調加鍋爐采暖系統進行具體的比較。

                方案一:三合一地源熱泵系統預算費用:19.5萬元

                方案二:VRV空調加鍋爐采暖系統預算費用:18萬元

                注:以上報價僅供參考,不作為實際報價依據。

                由此可見,方案一初期投資比方案二高5-10%,差別不大。


                3、運行費用


                3、1  三合一地源熱泵系統運行費用


                (1)計算依據

                   電價:0.61元/度,夏季每天運行時間按12小時運行,冬季每天運行時間按24小時運行,每月運行按30天計。制冷季4個月、供熱季3個月,主機平均輸出系數按0.7考慮。夏季生活熱水由主機通過熱回收免費供給,春秋季按5個月,冬季3個月共8個月,每月30天計算,平均每天使用300L水。水箱的保溫效果24小時內的溫降<3℃。


                (2)運行費用計算表格


                3、2  VRV空調+鍋爐采暖系統+熱水系統運行費用


                (1)計算依據

                電價:0.61元/度,天然氣:2.5元/立方,燃燒值:9KW/立方。夏季每天運行時間按12小時運行,冬季每天運行時間按24小時運行,每月運行按30天計。制冷季4個月、供熱季3個月,主機平均輸出系數按0.7考慮。全年提供生活熱水,每月30天計算,平均每天使用300L水。水箱的保溫效果24小時內的溫降<3℃。


                (2)大金空調運行費用計算表格


                (3)鍋爐采暖運行費用計算表格



                (4)生活熱水運行費用計算表格


                (5)系統費用總計:5490+11693+1388=18571。

                運行費用小結:方案一比方案二每年節省費用:18571-9017=9554元,使用兩年左右即可抵充高出部分的初投資。


                4、舒適性

                從舒適性方面考慮,地源熱泵空調系統有明顯的優點。地表淺層溫度一年四季溫度穩定,冬季比環境溫度高,夏天比環境溫度低,是非常理想的熱泵冷熱源。地源熱泵空調系統不受室外環境溫度影響,一年四季性能穩定。VRV空調系統采用氟立昂制冷,室溫波動大,且容易受室外環境溫度影響。室外溫度低時會“化霜”而影響制熱效果,極端冷/熱氣溫下,會“死機”,也就是說,當人們越想用空調的時候,效果越差。

                 

                5、安全性

                從安全性方面考慮,地源熱泵空調系統是利用“水”作為換熱媒介,只有少量氟立昂封閉在機組內,室內只有低壓水路,整個系統穩定、安全。VRV空調系統室內有高壓氟立昂管路,容易產生氟立昂泄露,特別是分叉頭。高壓氟利昂泄露后,會迅速氣化,形成超低溫的冷氣,易對人體造成冷灼傷。氟利昂一旦泄漏,如果沒有遇到明火,一般不會對人體造成傷害。但氟利昂與明火相遇且在水汽的同時作用下,可迅速分解生成氮氟酸、鹽酸、氯氣、一氧化碳等有毒氣體。高濃度氣體能傷害中樞神經系統,使人注意力不集中,頭昏、頭痛、運動失調。吸入量過大和時間過長則抑制呼吸導致昏迷,甚至死亡。鍋爐采暖系統用到的燃氣,屬可燃氣體,一旦泄露,會有爆炸危險。由此可見,地源熱泵空調系統只有少量氟立昂封閉在機組內,機房一般在室外或人不常去的設備間里面,所以對人沒有任何危害。VRV空調加鍋爐采暖系統將面臨高壓氟利昂與可燃氣體雙重危害,一旦發生火災,將加劇火災的危害。

                 

                6、環保效益

                從環保的角度考慮,地源熱泵沒有噪聲擾鄰,不會對使用地產生大氣污染、噪聲污染、熱污染等,并且埋地換熱器可布置在別墅區的花園、草坪或是建筑物周圍的地下,而不占地上建筑面積,對環境保護有利,是一種“綠色空調”,符合可持續發展的要求。


                7、售后維修

                從售后維修保養角度考慮,地源熱泵空調系統管路里面是低壓“水”,如果末端出現問題,只需要更換末端,然后系統重新補水就可以了,不會影響整個系統的運行。地源熱泵空調系統末端通常采用風機盤管,造價只有VRV空調系統末端的1/3左右,所以維修保養費用低。VRV空調系統當末端或管路出現問題時,高壓氟立昂會迅速泄露并氣化,整個系統必須中斷,需要補充氟利昂,維修成本高。

                 

                8、使用壽命

                使用壽命長,機組運行不受室外溫度變化影響,工況穩定,且所有設備都安裝在室內,不受風吹日曬的影響,機組不會腐蝕,使用壽命可達到20年以上。而室外換熱器安裝在建筑物周圍的地面以下,再不受到外力破壞的前提下使用壽命可達到50年以上。

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