水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的缺點
水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展主要面臨來自兩個方面的問題:其一是從系統(tǒng)這個方面來看,國內(nèi)的一些建筑物內(nèi)余熱小或無預熱,尚需補充加熱設備,致使其不能充分發(fā)揮原有的一些優(yōu)點;其二是從設備這個方面來看,水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)中采用的小型水/空氣熱泵機組所存在的一些固有問題也限制了其更廣泛的應用。目前,針對上述的兩個缺點,也出現(xiàn)了許多的解決辦法,以期推廣水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的應用。
建筑物內(nèi)余熱不足,水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展主要面臨來自兩個方面的問題:其一是從系統(tǒng)這個方面來看,國內(nèi)的一些建筑物內(nèi)余熱小或無預熱,尚需補充加熱設備,致使其不能充分發(fā)揮原有的一些優(yōu)點;其二是從設備這個方面來看,水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)中采用的小型水/空氣熱泵機組所存在的一些固有問題也限制了其更廣泛的應用。目前,針對上述的兩個缺點,也出現(xiàn)了許多的解決辦法,以期推廣水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的應用。
建筑物內(nèi)余熱不足,通過分析水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的運行特性我們可知,只有當建筑物內(nèi)區(qū)有大量余熱且周邊區(qū)需要供熱,才能通過水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)將建筑物內(nèi)區(qū)的余熱轉(zhuǎn)移到需要熱量的周邊區(qū),從而達到回收建筑物余熱、節(jié)約能源的目的。但是,我國的各類建筑物內(nèi)部負荷不大,建筑物的內(nèi)區(qū)面積又小,因而建筑物的余熱量也較小。在這種情況下,如果要采用水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng),則勢必要增設鍋爐。然而,將鍋爐的高位熱能加熱水循環(huán)環(huán)路中的循環(huán)水使之成為與室溫相差無幾的低溫熱源,再由水/空氣熱泵機組消耗電能將其提升到高位熱量向室內(nèi)供暖,這本身就是不經(jīng)濟、不合理的。此外,如果采用的是燃煤鍋爐,還存在一個環(huán)境污染的問題。
解決建筑物內(nèi)余熱不足這個問題的途徑,就是由建筑物的外部引進低溫熱源,以替代建筑物內(nèi)的余熱量。太陽能、水(地表水、井水、河水等)、土壤、空氣均可作為水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的外部能源[6]。例如大連電力大廈(高層單元式建筑)利用熱電廠冷卻水作為水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的外部熱源,收到良好的節(jié)能效果[2]。此外,哈爾濱工業(yè)大學提出一種空氣/水熱泵與水/空氣熱泵耦合雙級熱泵供暖系統(tǒng)。該系統(tǒng)在寒冷地區(qū),用空氣源熱泵冷熱水機組制備10℃~20℃低溫水,通過水環(huán)路送至室內(nèi)各個水/空氣熱泵機組中,水/空氣熱泵再從水中汲取熱量,直接加熱室內(nèi)空氣,達到供暖目的[7]??偠灾梢酝ㄟ^廉價的輔助熱源來解決建筑物內(nèi)余熱不足的問題,拓寬水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的應用范圍。
小型水/空氣熱泵機組,首當其沖的是小型水/空氣熱泵機組的的制冷性能系數(shù)COP遠小于大型冷水機組,而且在相同制冷量條件下價格就其它型式的主機來講也偏高。另外一個重要的問題,就是小型水/空氣熱泵機組安裝在室內(nèi),熱泵機組內(nèi)部的壓縮機和風機將會成為一個很大的噪聲源,無法滿足室內(nèi)環(huán)境的噪聲標準要求。
針對如何提高水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)在供冷中的經(jīng)濟性這個問題,我們可以通過在空調(diào)系統(tǒng)設計中采用混合系統(tǒng)的形式加以解決?;旌舷到y(tǒng)是指水/空氣熱泵機組同其它空調(diào)設備(如冷水機組、單元柜式空調(diào)機等)共同組合而成為全新的空調(diào)系統(tǒng)。同樣,為了提高系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性,在建筑物內(nèi)區(qū)設置單元式空調(diào)機組(水冷),向內(nèi)區(qū)供冷,而周邊區(qū)設置水/空氣熱泵機組,向周邊區(qū)供冷或供熱,也是一種值得注意的混合系統(tǒng)形式。
而在控制房間內(nèi)的小型水/空氣熱泵機組噪聲問題方面,文獻[8]給出了詳盡的闡述。其控制噪聲的措施包括控制噪聲源、合理設計、正確安裝、認真調(diào)試和維護等四個方面,每個方面又各有許多具體的實施措施。實踐表明,如果在工程建設中能夠正確對待噪聲問題,采取合理措施,完全可以滿足室內(nèi)環(huán)境噪聲標準要求。
由以上分析可以可以看出,只要我們合理設計、規(guī)范安裝、靈活管理,水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)就一定能發(fā)揮出它既有的經(jīng)濟、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點。當然,我們也應當根據(jù)各個地區(qū)、各個建筑物的特點,確定是否采用水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)。尤其是北方地區(qū)的、內(nèi)區(qū)面積大、內(nèi)區(qū)的余熱量也大的建筑物,最適于采用水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)。相反,南方一些地區(qū)的、全年絕大部分時間需要供冷的建筑物,則不宜采用水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng),因為它并不比風機盤管或其它常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能。
在能源每年增長率約為3%~5%的條件下,要滿足國民經(jīng)濟持續(xù)每年增長8%~9%,即在能源短缺的條件下,必須重視節(jié)能技術和節(jié)能產(chǎn)品的開發(fā)[1]。水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)本身回收建筑物余熱、節(jié)約能源,若與太陽能、地下水、工業(yè)廢水等低位熱源相結合,更能拓寬其應用范圍。在國家日益重視建筑節(jié)能的今天,水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)有著巨大的節(jié)能潛力和廣闊的應用前景。
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