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1、第四章第四章 水环热泵空调系统水环热泵空调系统n水环热泵空调系统的定义、原理水环热泵空调系统的定义、原理 n水环热泵空调机系统的运行工况分析水环热泵空调机系统的运行工况分析n水环热泵空调系统冷却塔与加热设备的选型水环热泵空调系统冷却塔与加热设备的选型n水环热泵空调系统的控制水环热泵空调系统的控制n水环热泵空调系统的优缺点分析水环热泵空调系统的优缺点分析 n水环热泵空调系统的应用范围水环热泵空调系统的应用范围 n水环热泵空调系统设计要点水环热泵空调系统设计要点 n水环热泵系统的创新水环热泵系统的创新1水环热泵空调系统的定义、原理n水环热泵发展历史与现状水环热泵发展历史与现状n水源热泵的定义水源热
2、泵的定义 指以水为热源的可进行制冷指以水为热源的可进行制冷/制热的一种热泵制热的一种热泵型整体式水型整体式水空气或水空气或水水空调装置水空调装置 2水源热泵机组的分类一一是是可可用用于于集集中中供供冷冷、供供热热的的水水水水热热泵泵机机组组，无无四四通通换换向向阀阀，靠靠阀阀门门转转换换3二二是是小小型型的的水水空空气气热热泵泵机机组组 4系统流程5水源热泵机组机组标准水源热泵机组机组标准 nANSI/ARI 320-1993ANSI/ARI 320-1993水源热泵（水源热泵（Water-Source Heat Water-Source Heat PumpPump）制冷工况：进水温度制冷工况
3、：进水温度85 F(29.4),85 F(29.4),出水温度出水温度95F 95F (35(35）供热工况：进水温度供热工况：进水温度70F70F（21.121.1），水量同制冷工况。），水量同制冷工况。nANSI/ARI 325-1993ANSI/ARI 325-1993地下水源热泵（地下水源热泵（Ground Water-Ground Water-Source Heat PumpSource Heat Pump）制冷工况：进水温度制冷工况：进水温度70F70F（21.121.1）水量由制造厂规定）水量由制造厂规定 供热工况：进水温度供热工况：进水温度50 F50 F（1010），水量同制
4、冷工况。），水量同制冷工况。6nANSI/ARI 330-1993ANSI/ARI 330-1993地源闭式环路热泵地源闭式环路热泵Ground-Ground-Source Closed-LoopSource Closed-Loop）制冷工况：进水温度制冷工况：进水温度77F77F（2525）水量由制造厂规定）水量由制造厂规定 供热工况：进水温度供热工况：进水温度32 F 32 F（00），水量同制冷工况。），水量同制冷工况。20002000年年1 1月月1 1日起，这三条有关水源热泵的标准日起，这三条有关水源热泵的标准ANSI/ARI 320ANSI/ARI 320，325325，33033
5、0将被新的国际标准将被新的国际标准ARI/ISO-13256-1ARI/ISO-13256-1所取代所取代 7水环热泵空调系统的定义与原理1 闭式冷却塔 2 加热装置8910水环热泵空调机系统的运行工况分析水环热泵空调机系统的运行工况分析 在何种条件下最节能节能？11系统冷却塔与加热设备的选型系统冷却塔与加热设备的选型n冷却塔的选择 已知前提：所需冷却水量(L/S)要求从几摄氏度冷却到几摄氏度 冷却塔安装地点的湿球温度 选型程序 同时使用系数的选取计算系统排热量冷却塔水流量的确定冷却塔进、出水温度的确定冷却塔型号的确定 12n同时使用系数同时使用系数,一般取一般取0.81.00.81.0之间，
6、按具之间，按具体使用情况定体使用情况定 n系统排热量按夏季空调设计工况进行计算，同系统排热量按夏季空调设计工况进行计算，同时考虑热泵压缩机输入功时考虑热泵压缩机输入功 nL/SUST(USTL/SUST(UST为美制冷吨为美制冷吨,下同下同)之间之间,一般取一般取0.190.19L/SUST,L/SUST,该值与工程所在地室外设计湿该值与工程所在地室外设计湿球温度有关球温度有关13n冷却塔出水温度冷却塔出水温度T1T1按相应湿球温度查取，按相应湿球温度查取，n冷却塔进水温度冷却塔进水温度T2T2随使用情况变化而变化，随使用情况变化而变化，设设计计时时由由式式T2=TS+T2=TS+T1T1（1
7、-1-）确确定定，式式中中TSTS为为热泵机组夏季设计工况下出水温度，一般取热泵机组夏季设计工况下出水温度，一般取4141。14n加热装置的选择加热装置的选择 一般应先计算出建筑物的热负荷，减去总的水/空气热泵机组的压缩功、回收冷凝热，最后乘以适当的同时使用系数，得出加热装置的容量。加热设备的类型与设置15水环热泵空调系统的控制水环热泵空调系统的控制 n控制方法控制方法n控制对象控制对象由于水环热泵系统布置的分散性，其控制一般利用区域感温器和中央控制柜结合手控实现。水源热泵机组、附属设备（冷却塔、辅助热源、循环水泵等）的控制与保护，系统的控制与保护。16n冷却塔控制冷却塔控制 控制程序：控制程
8、序：打开排气阀，产生对流冷却打开排气阀，产生对流冷却启动喷淋泵，淋温启动喷淋泵，淋温管束，产生蒸发冷却管束，产生蒸发冷却启动风机，产生强迫对流启动风机，产生强迫对流和蒸发冷却和蒸发冷却控制风机转速，节能运行。控制风机转速，节能运行。17n 辅助热源的控制辅助热源的控制 冬季水环热泵系统通过检测环路水温控制锅炉或其它加热设备的启停，使之控制在环路水温10-21范围内运行。18n循环水泵控制循环水泵控制 n主泵连续运行主泵连续运行n主泵故障或系统缺水时备用泵自动投入运行主泵故障或系统缺水时备用泵自动投入运行n 若持续缺水则停止系统运行。若持续缺水则停止系统运行。n 由于水环热泵系统中循环水泵耗电占
9、较大比例，由于水环热泵系统中循环水泵耗电占较大比例，使用变频泵是节省运行费用的重要措施。使用变频泵是节省运行费用的重要措施。19n系统保护系统保护 n主循环泵和备用泵交替运行；主循环泵和备用泵交替运行；n水环路发生故障时停止所有的水水环路发生故障时停止所有的水/空气热泵机组空气热泵机组n水泵停止时任何热泵机组不得启动水泵停止时任何热泵机组不得启动 20水环热泵空调系统的优缺点 节约能源节约能源 投资成本低投资成本低 应用简单应用简单 管理灵活管理灵活压缩机的功率较大，因而 机组噪声较大利用新风比较麻烦必须同建筑和室内装潢紧密配合，优点缺点21水环热泵空调系统的应用范围 n从节能的角度来考虑从节
10、能的角度来考虑 n从从业业主主经济经济角度来考角度来考虑虑 n从初投从初投资资角度来考角度来考虑虑 22系统设计要点n水水/空气热泵机组容量的确定空气热泵机组容量的确定 （1 1）室室内内水水/空空气气热热泵泵机机组组制制冷冷量量（或或制制热热量量）的的大大小小是是机机组组进进风风参参数数、风风量量、水水环环路路进进水水温温度度、机机组组水水量量等等参参数数的的函函数数。因因此此，设设计计时时要要按按实实际际运运行行中中工工况况（实实际际设设计计的的室室温温和环路进水温度）来确定水和环路进水温度）来确定水/空气热泵机组的容量。空气热泵机组的容量。（2 2）通通常常，将将从从室室内内水水/空空气
11、气热热泵泵机机组组总总制制冷冷量量中中减减去去风风机机电电动动机机的的输输入入功功率率后后的的值值称称为为机机组组的的计计算算净净制制冷冷量量。机机组组的的计算净制冷量才是真正能消除室内余热的部分。计算净制冷量才是真正能消除室内余热的部分。（3 3）选选择择机机组组时时，对对周周边边区区的的房房间间来来说说，室室内内水水/空空气气热热泵泵机机组组应应同同时时能能满满足足冬冬、夏夏季季设设计计工工况况下下的的要要求求。对对内内区区房房间间来说，水来说，水/空气热泵机组仅按夏季设计工况选取。空气热泵机组仅按夏季设计工况选取。23n环路水管道的设计环路水管道的设计 确定水循环管路管径时，应保证输送能
12、力，并确定水循环管路管径时，应保证输送能力，并使损失和水流噪声减少到最小使损失和水流噪声减少到最小 推荐流速推荐流速1.2 m/s 最低极限流速：最低极限流速：0.45-0.6 m/s 24n机组风道的设计机组风道的设计 （1)1)设设计计中中要要根根据据机机组组提提供供的的机机外外余余压压值值的的大大小小来来设设计计机机组组风风管管尺尺寸寸，否否则则将将会会影影响响机机组组的送风量。的送风量。（2 2）一一般般来来说说，机机组组的的机机外外余余压压不不大大，因因此此，风管中风速不宜过大，一般为风管中风速不宜过大，一般为2-32-3m/sm/s25n冷却装置冷却装置的选择的选择26n加热装置的
13、选择加热装置的选择n蓄热热装置的设定蓄热热装置的设定 高温蓄热装置高温蓄热装置 低温蓄热装置低温蓄热装置27低温蓄热装置原理28高温蓄热装置原理29水环热泵系统的创新WHLPAC systems using solar energy as a low grade heat source30WLHPAC systems using deep well water as a low grade heat source31WLHPAC systems using cooling water from power plant as a low grade heat source32WLHPAC systems using air as a low grade heat source33保福大厦水环热泵34