水环热泵课件.ppt

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1、水水环热泵环热泵空空调调系系统统目目录录1、水环热泵空调系统介绍2、水环热泵空调系统优缺点3、水环热泵的应用与发展4、可再生能源水环热泵空调系统5、土壤源水环热泵空调系统6、结论1.系系统介介绍水水环环热热泵泵系系统统 水环热泵空调系统是指小型的水/空气热泵机组的一种应用方式，即用水环路将小型的水/空气热泵机组并联在一起，形成一个封闭环路，构成一套回收建筑物内部余热作为其低位热源的热泵供暖、供冷的空调系统。典型的水环热泵空调系统由三部分组成：（1）室内的小型水/空气热泵机组；（2）水循环环路；（3）辅助设备（如冷却塔、加热设备、蓄热装置等）。水水环热泵环热泵的本的本质质水水环热泵环热泵系系统统

2、的出的出现现、存在、存在、发发展，其生命力在展，其生命力在于具有于具有热热回收功能，其最主要、最本回收功能，其最主要、最本质质的的优优点是点是可以利用制冷空可以利用制冷空调调房房间间排放的冷凝排放的冷凝热热来加来加热热供供热热空空调调房房间间，从而提高了建筑物内部的能源利用系，从而提高了建筑物内部的能源利用系数。数。系系统统介介绍绍u水管环路u水系统控制箱 及室内温控器等水水环热泵机机组排排热设备辅助助热源源循循环水水泵系系统统介介绍绍典型的水典型的水环热泵环热泵空空调调系系统统原理原理图图（1-水/空气热泵机组；2-闭式冷却塔；3-加热设备；4-蓄热容器；5-水环路的循环水泵；6-水处理装置

3、；7-补给水箱；8-补给水泵；9-定压装置；10-新风机组；11-排风机组；12-热回收装置）运行特点（运行特点（5种运行工况）种运行工况）（1）所有）所有热泵热泵机机组组都都处处于制冷工况，向于制冷工况，向环环路中路中释释放放热热量，量，冷却塔全部运行，将冷凝冷却塔全部运行，将冷凝热释热释放到大气中，使水温下降到放到大气中，使水温下降到35以下。以下。（2）大部分）大部分热泵热泵机机组组制冷，使循制冷，使循环环水温度上升，达到水温度上升，达到32时时，部分冷却塔运行。，部分冷却塔运行。（3）当周）当周边边区的区的热负热负荷与内区的冷荷与内区的冷负负荷比例适当荷比例适当时时，排，排入水入水环环

4、路中的路中的热热量与从水量与从水环环路中提取的路中提取的热热量相当，水温量相当，水温维维持在持在1332范范围围内，冷却塔和内，冷却塔和辅辅助加助加热热装置停止运行，装置停止运行，考考虑虑到从内区到从内区转转移到周移到周边边区的区的热热量不可能每量不可能每时时每刻都平衡，每刻都平衡，因此，在系因此，在系统统中中设设有蓄有蓄热热容器，容器，暂暂存多余存多余热热量。量。（4）大部分机）大部分机组组制制热热，循，循环环水温度下降，达到水温度下降，达到13时时，投入部分投入部分辅辅助加助加热热器。器。（5）所有）所有热泵热泵机机组组都都处处于制于制热热工况，从水工况，从水环环路中提取路中提取热热量，量

5、，这时这时，全部，全部辅辅助加助加热热器投入使用，使循器投入使用，使循环环水温度不低水温度不低于于13。典型建筑平面典型建筑平面图图2.水水环热泵环热泵空空调调系系优优缺点缺点1.回收建筑内余回收建筑内余热热，节约节约能源能源2.双管系双管系统统，可达到同，可达到同时时供冷供供冷供热热的效果的效果3.不需要集中的主机房不需要集中的主机房4.计费计费方便方便水水环热泵优点：点：5.使用灵活，使用灵活，节节省能源省能源6.控制方便控制方便7.运行运行维维修修简简便便8.水管无需保温水管无需保温9.水系水系统热统热能回收能回收水水环热泵环热泵缺点缺点1.在在热泵工况，用能不合理，不符合按工况，用能不

6、合理，不符合按质用能的原用能的原则建筑不大，建筑物内的内区面建筑不大，建筑物内的内区面积小小常常规空空调热源又常源又常为燃煤燃煤锅炉炉 水系水系统中中设置加置加热设备（如（如电锅炉、燃油（气）炉、燃油（气）锅炉等）炉等），从外部引入高位，从外部引入高位热能，以能，以补充不足的建筑物余充不足的建筑物余热量量用高位能（用高位能（电、燃气、油等）通、燃气、油等）通过锅炉（或炉（或换热装置）装置）变为循循环水的低位能，再由室内水空气水的低位能，再由室内水空气热泵提升后向提升后向室内供室内供热 2.内区内区设设置小型水置小型水/空气空气热泵热泵，全年制冷制冷工况下，能耗比，全年制冷制冷工况下，能耗比大型

7、冷水机大型冷水机组为组为冷源的空冷源的空调调系系统统大大 水水环热泵环热泵空空调调系系统统中的水中的水/空气空气热泵热泵机机组组全年全年绝绝大部大部分分时间时间按制冷工况运行的按制冷工况运行的场场合，与使用合，与使用风风机机盘盘管系管系统统相比，相比，一般来一般来说说是不是不节节能的，相能的，相应应也无也无环环保效益。保效益。这这是因是因为为小型小型水水/空气空气热泵热泵机机组组的制冷系数（的制冷系数（cop值值）比大型的冷水机）比大型的冷水机组组要低，通常，小型水、空气要低，通常，小型水、空气热泵热泵机机组组供冷供冷时时cop值为值为2.86-3.63；而螺杆式冷水机；而螺杆式冷水机组组一般

8、一般为为4.88-5.25，有的可高达，有的可高达5.47-5.74。离心式冷水机。离心式冷水机组组一般一般为为5.00-5.88，有的可高达，有的可高达6.76。因此，在我国南方一些城市（如广州）不宜。因此，在我国南方一些城市（如广州）不宜选选用水用水环热泵环热泵空空调调系系统统 3.3.压缩机的功率机的功率较大，因而机大，因而机组噪声噪声较大大4.4.利用新利用新风比比较麻麻烦5.5.必必须同建筑和室内装潢同建筑和室内装潢紧密配合密配合16通用于各种工程通用于各种工程公寓酒店办公楼医院学校商场工厂等等 3.3.水水环热泵系系统应用与用与发展展南京国南京国际际商城商城 总总建筑面建筑面积积4

9、545万万m m2 2，一期工程一期工程2222万万m m2 2由裙楼及南北塔楼由裙楼及南北塔楼组组成成二二OOOO四中国十大新地四中国十大新地标标建筑建筑综综合体合体水环热泵系统冷源:开式冷却塔配板式换热器热源:燃汽真空锅炉工程工程实实例例简简介介裙楼18层,购物中心建筑面积:88，003m2北塔1138F,酒店式公寓建筑面积:44,576m2南塔1122F,国际甲级标准写字楼建筑面积:23,228m2南塔2335F,五星级酒店建筑面积:2,0241m2配套设施(9F/10F)建筑面积:9,586m2工程工程实实例例简简介介该楼楼20052005年被年被评为“全国十大典型写字楼全国十大典型写

10、字楼”生生态、国、国际5A5A智能大厦智能大厦开行国开行国际际大厦大厦工程工程实实例例简简介介u 设计理念u 人文商务u 以人为本u 生态办公建筑面积:54,000m2,地下3层，地上26层建筑总高度99.9m 总冷负荷6,645kW总热负荷3,720kW冷源:开式冷却塔配板式换热器热源:真空热水锅炉1000多台美意水环热泵机组开行国开行国际际大厦大厦工程工程实实例例简简介介南京国南京国际际商城一期商城一期建筑面积:220,000m2功能:商场/公寓/办公/酒店成都开行大厦成都开行大厦建筑面积:54,000m2功能:办公上海建上海建谊谊大厦大厦建筑面积:50,000m2功能:办公工程工程实实例

11、例简简介介重重庆庆国国际际商商务务中心中心建筑面积:36,250m2功能:A级写字楼绍兴绍兴廊廊桥桥酒店酒店建筑面积:5,000m2功能:餐饮/酒吧/客房/娱乐张张江高科体育休江高科体育休闲闲中心中心建筑面积:5,000m2功能:休闲娱乐用房工程工程实实例例简简介介北京北京时间时间公寓公寓建筑面积:100,000m2功能:公寓写字楼常州新惠大厦常州新惠大厦建筑面积:22,000m2功能:办公外交部国外交部国际际学校学校教学楼建筑面积:27,000m2宿舍楼建筑面积:8,800m2工程工程实实例例简简介介苏苏州州绿绿宝广宝广场场(一期一期)建筑面积:75,000m2功能:商场浙江浙江华华坤地坤地

12、质质科技大厦科技大厦建筑面积:16,000m2功能:办公山山东东公路局公路局办办公楼公楼建筑面积:16,000m2功能:办公工程工程实实例例简简介介北京世北京世纪经贸纪经贸大厦大厦建筑面积:85,000m2功能:办公杭州西湖新天地杭州西湖新天地建筑面积:30,000m2功能:休闲娱乐诸暨诸暨新火新火车车站站市政府重点工程功能:候车室/办公室 工程工程实实例例简简介介上海协和国际学校青岛悦海豪庭会所青岛黄海制药厂山东公路局办公楼苏州协和大厦 温州瑞安党校 义乌古月楼宾馆 杭州海关大麦屿海上缉私基地 庐山花园 金沙湾大酒店 国贸大厦二期 太原市工商银行 苏州美爱美容医院 长沙昌远集团 大丰新词大酒

13、店 南昌轻工办公楼 滁洲火车站 大悟上海花园酒店 重庆圣名国际商务酒店上海中上海中丝丝伊都伊都锦锦商厦商厦建筑面积:60,000m2功能:商场/办公工程工程实实例例简简介介国内外研究国内外研究现现状状水环热泵系统早在1955年就在美国申请了专利，并于20世纪60年代在美国加利利福亚州出现，故也被称为“加利福尼亚系统”；该系统在20世纪70年代进入日本，并有很多工程实例的应用；80年代以来进入我国，早期在深圳、上海、北京等城市有一些工程实例。1990年，美国的年，美国的Zaidi,J.H.和和Howell,R.H.两位学者就水两位学者就水环环热泵热泵空空调调系系统统（WLHP）、）、变风变风量空

14、量空调调（VAV）、定）、定风风量空量空调调系系统统（SZR）和）和风风机机盘盘管空管空调调系系统统（FCU）四种）四种空空调调系系统统在美国在美国5个不同城市、不同个不同城市、不同类类型建筑型建筑应应用用时时的的节节能性能性进进行了模行了模拟拟研究，并得出了如下研究，并得出了如下结论结论：（1）总总的来的来说说，水，水环热泵环热泵空空调调系系统统的全年能耗最低，与其它几种的全年能耗最低，与其它几种空空调调系系统统相比，全年运行相比，全年运行节电节电率在率在28%以上，最高可达以上，最高可达76%；（2）在温暖气候条件下，水）在温暖气候条件下，水环热泵环热泵空空调调系系统统与其它形式的空与其它

15、形式的空调调系系统统相比，相比，节节能率更高；能率更高；（3）对对于大型的建筑物，内区于大型的建筑物，内区负负荷与外区荷与外区负负荷比荷比值值越大，使用水越大，使用水环热泵环热泵空空调调系系统统的的节节能率越高；能率越高；（4）当）当围护结围护结构得构得热热引起的冷引起的冷负负荷越小，内荷越小，内热热源越大源越大时时，使用水，使用水环热泵环热泵空空调调系系统统的的节节能率越高。能率越高。McQueen和TRANE等美国公司也对水环热泵空调系统的性能进行了研究，并分别编写了水环热泵空调系统设计手册，给水环热泵空调系统在实际工程中的应用提供了参考。国内对水环热泵空调系统的研究相对来说起步比较晚，但

16、也取得了一定的成果哈哈尔尔滨滨工工业业大学的大学的马马最良教授等通最良教授等通过对过对水水环热泵环热泵空空调调系系统统的静的静态态分析和分析和动态动态模模拟拟，并，并综综合分析了建筑所合分析了建筑所处处地理位置、地理位置、建筑建筑类类型、加型、加热热器型式等器型式等对对水水环热泵环热泵空空调调系系统节统节能效果的能效果的影响，得出了水影响，得出了水环热泵环热泵空空调调系系统统适合使用的条件。适合使用的条件。同同济济大学的于航教授大学的于航教授对对水水环热泵环热泵空空调调系系统设计统设计和和应应用中的用中的问题进问题进行了探行了探讨讨，并，并给给出了出了设计设计方法和工程方法和工程实实例。例。重

17、重庆庆大学的刘大学的刘宪宪英教授通英教授通过对过对水水环热泵环热泵空空调调机机组组的的实测实测，对对水水环热泵环热泵机机组组的安装位置、噪音和水系的安装位置、噪音和水系统统型式等型式等问题进问题进行了分析行了分析。天津大学的李新国学者分析了水天津大学的李新国学者分析了水环热泵环热泵空空调调系系统统的的热热学特学特性及其性及其节节能效果，提出了能效果，提出了优优化方法。化方法。中国建筑科学研究院空中国建筑科学研究院空调调研究所的汪研究所的汪训训昌教授从工程昌教授从工程设计设计角度，角度，对对水水环热泵环热泵空空调调系系统统的的热热回收特性及其使用回收特性及其使用场场合作合作了全面了全面阐阐述，并

18、述，并对设计对设计中常遇到的一些中常遇到的一些问题进问题进行了行了讨论讨论。水水环热泵环热泵空空调调系系统统在我国在我国应应用中用中应应注意的几个注意的几个问题问题1.合理合理选择选择水水环热泵环热泵空空调调系系统统的的应应用用场场所，充分体所，充分体现现出它出它的的节节能和能和环环保效益保效益2.向系向系统统引入外部低温引入外部低温热热源，拓源，拓宽宽水水环热泵环热泵空空调调系系统统的的应应用范用范围围3.采暖混合系采暖混合系统统，进进一步提高水一步提高水环热泵环热泵空空调调系系统统的的节节能效能效果和果和环环保效益保效益4.正确正确设计设计水水环热泵环热泵空空调调系系统统4、可再生能源水、

19、可再生能源水环热泵环热泵空空调调系系统统众所周知，只有建筑内有大量余众所周知，只有建筑内有大量余热时热时，通，通过过水水环热泵环热泵空空调调系系统统将建筑物内的余将建筑物内的余热转热转移到需要移到需要热热量的区域，才能收到量的区域，才能收到良好的良好的节节能效果，目前，我国各能效果，目前，我国各类类建筑物内部建筑物内部负负荷不大，荷不大，建筑物的内区面建筑物的内区面积积小，而且常小，而且常规规空空调热调热源又常用燃煤源又常用燃煤锅锅炉。炉。由于由于这这两种情况，制两种情况，制约约了了传统传统的水的水环热泵环热泵空空调调系系统统在我国在我国的的应应用。解决用。解决这这个个问题问题的途径，就是由建

20、筑物外部引的途径，就是由建筑物外部引进进可可再生能源，以再生能源，以补补充冬季建筑物内的不足余充冬季建筑物内的不足余热热量。量。几种形式：几种形式：太阳能水太阳能水环热泵环热泵空空调调系系统统土壤源水土壤源水环热泵环热泵空空调调系系统统井水源水井水源水环热泵环热泵空空调调系系统统双双级级耦合水耦合水环热泵环热泵空空调调系系统统太阳能水太阳能水环热泵环热泵空空调调系系统统闭式太阳能水环热泵空调系统原理（1-小型水/空气热泵机组；2-闭式冷却塔；3-太阳能集热器；4-太阳能加热器；5-太阳能热水循环泵；6-辅助加热器；7-水环路循环水泵）土壤源水土壤源水环热泵环热泵空空调调系系统统土壤源水环热泵空

21、调系统图示（1-小型水/空气热泵机组；2-环路的循环水泵；3-定压装置；4-补水系统；5-蓄水罐；6-地下埋管环路循环泵；7-地下埋管换热器）井水源水井水源水环热泵环热泵空空调调系系统统井水源水环热泵空调系统闭式图示（1-小型水/空气热泵机组；2-水环路循环水泵；3-定压装置；4-补水系统；5-板式换热器；6-抽水井群；7-回灌井群）双双级级耦合水耦合水环热泵环热泵空空调调系系统统双极耦合水环热泵空调系统图示（1-小型水/空气热泵机组；2-补给水泵；3-定压装置；4-补水系统；5-电动三通调节阀；6-蓄热水箱；7-空气/水热泵机组；8-冷却塔；9板式换热器）5、集成、集成创创新水新水环环多多联

22、联机机热泵热泵系系统统 因因为为在大型建筑、高在大型建筑、高层层建筑建筑应应用多用多联联机系机系统时统时，会因制冷，会因制冷剂剂管路配管管路配管过长过长，高差太大，高差太大，变变制冷制冷剂剂流量等因素而限制其使流量等因素而限制其使用，用，为为保持多保持多联联机系机系统优统优点的前提下解决掉上述点的前提下解决掉上述问题问题，通，通过过系系统统的集成的集成创创新，提出供大型建筑、高新，提出供大型建筑、高层层建筑建筑应应用的新型多用的新型多联联机系机系统统形式。形式。系统组成水水环环多多联联机机热泵热泵空空调调系系统统中采用小型水冷中采用小型水冷变频变变频变容容热泵热泵式多式多联联机（水机（水/空气

23、空气热泵热泵中的一种）替代中的一种）替代传统传统水水环热泵环热泵空空调调系系统统中的室内小型水中的室内小型水/空气空气热泵热泵机机组组。其它。其它设备设备同同传统传统水水环热泵环热泵。（1-水环多联机主机；2-室内机；3-水环路循环水泵；4-空气/水热泵；5-冷却塔）6.结论结论采用热泵技术是解决暖通空调系统的能源与环境问题的有效措施之一，这也是我们长期坚持热泵技术研究工作的根本动力。进入21世纪，随着空调技术的发展，将会成为热泵空调的发展与应用创造良好的机遇，我们将会迎来热泵空调新的兴旺发展期。为此，暖通空调工作者应做好思想准备，加强有关热泵空调方面的研究工作，积极推广应用热泵空调。水环热泵空调系统作为一种具有节能和环保意义的空调系统，在我国将有广阔 应用前景。因此，水环热泵空调系统在我国应用中应注意的一些问题，以期推动水泵空调系统在我国的应用与发展。谢谢谢谢大家！大家！