水环热泵教学课件.ppt

1、水环热泵空调系统目录目录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 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）。水环热泵的本质 水环热泵系统的出现、存在、发展，其生命力在于具有热回收功能，其最主要、最本质的优点是可以利用

2、制冷空调房间排放的冷凝热来加热供热空调房间，从而提高了建筑物内部的能源利用系数。系统介绍u水管环路u水系统控制箱 及室内温控器等水环热水环热泵机组泵机组排热设排热设备备辅助辅助热源热源循环水泵循环水泵系统介绍典型的水环热泵空调系统原理图（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；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（5种运行工况）（1）所有热泵机组都处于制冷工况，向环路中释放热量，冷却塔全部运行，将冷凝热释放到大气中，使水温下降到35以下。（2）大部分热泵机组制冷，使循

3、环水温度上升，达到32时，部分冷却塔运行。（3）当周边区的热负荷与内区的冷负荷比例适当时，排入水环路中的热量与从水环路中提取的热量相当，水温维持在1332范围内，冷却塔和辅助加热装置停止运行，考虑到从内区转移到周边区的热量不可能每时每刻都平衡，因此，在系统中设有蓄热容器，暂存多余热量。（4）大部分机组制热，循环水温度下降，达到13时，投入部分辅助加热器。（5）所有热泵机组都处于制热工况，从水环路中提取热量，这时，全部辅助加热器投入使用，使循环水温度不低于13。典型建筑平面图100m200m3-5m3-5m设计水温10oC-37oC2.水环热泵空调系优缺点水环热泵空调系优缺点 1.回收建筑内余热

4、，节约能源 2.双管系统，可达到同时供冷供热的效果 3.不需要集中的主机房 4.计费方便水环热泵优点：水环热泵优点：5.使用灵活，节省能源 6.控制方便 7.运行维修简便 8.水管无需保温 9.水系统热能回收水环热泵缺点水环热泵缺点1.在热泵工况，用能不合理，不符合按质用能的原则 建筑不大，建筑物内的内区面积小 常规空调热源又常为燃煤锅炉 水系统中设置加热设备（如电锅炉、燃油（气）锅炉等），从外部引入高位热能，以补充不足的建筑物余热量 用高位能（电、燃气、油等）通过锅炉（或换热装置）变为循环水的低位能，再由室内水空气热泵提升后向室内供热 2.内区设置小型水/空气热泵，全年制冷制冷工况下，能耗比

5、大型冷水机组为冷源的空调系统大 水环热泵空调系统中的水/空气热泵机组全年绝大部分时间按制冷工况运行的场合，与使用风机盘管系统相比，一般来说是不节能的，相应也无环保效益。这是因为小型水/空气热泵机组的制冷系数（cop值）比大型的冷水机组要低，通常，小型水、空气热泵机组供冷时cop值为2.86-3.63；而螺杆式冷水机组一般为4.88-5.25，有的可高达5.47-5.74。离心式冷水机组一般为5.00-5.88，有的可高达6.76。因此，在我国南方一些城市（如广州）不宜选用水环热泵空调系统 3.3.压缩机的功率较大，因而机组噪声较大压缩机的功率较大，因而机组噪声较大4.4.利用新风比较麻烦利用新

6、风比较麻烦5.5.必须同建筑和室内装潢紧密配合必须同建筑和室内装潢紧密配合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.水环热泵系统应用与发展水环热泵系统应用与发展南京国际商城南京国际商城 总建筑面积总建筑面积4545万万m m2 2，一期工程一期工程2222万万m m2 2由裙楼及南北塔楼组成由裙楼及南北塔楼组成二二OOOO四中国十大新地标建筑综合体四中国十大新地标建筑综合体水环热泵系统冷源:开式冷却塔配板式换热器热源:燃汽真空锅炉工程实例简介裙楼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

7、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工程实例简介工程实例简介该楼该楼20052005年被评为年被评为“全国十大典型写字楼全国十大典型写字楼”生态、国际生态、国际5A5A智能大厦智能大厦开行国际大厦开行国际大厦工程实例简介 设计理念 人文商务 以人为本 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际大厦工程实例简介工程实例简介南京国际商城一

8、期南京国际商城一期建筑面积: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:办公上海建谊大厦上海建谊大厦建筑面积:50,000m2功能:办公工程实例简介重庆国际商务中心重庆国际商务中心建筑面积:36,250m2功能:A级写字楼绍兴廊桥酒店绍兴廊桥酒店建筑面积:5,000m2功能:餐饮/酒吧/客房/娱乐张江高科体育休闲中心张江高科体育休闲中心建筑面积:5,000m2功能:休闲娱乐用房工程实例简介北京时间公寓北京时间公寓建筑面积: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:办公外交部国际学校外交部国

9、际学校教学楼建筑面积:27,000m2宿舍楼建筑面积:8,800m2工程实例简介苏州绿宝广场苏州绿宝广场(一期一期)建筑面积:75,000m2功能:商场浙江华坤地质科技大厦浙江华坤地质科技大厦建筑面积:16,000m2功能:办公山东公路局办公楼山东公路局办公楼建筑面积:16,000m2功能:办公工程实例简介北京世纪经贸大厦北京世纪经贸大厦建筑面积: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:休闲娱乐诸暨新火车站诸暨新火车站市政府重点工程功能:候车室/办公室 工程实例简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

10、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丝伊都锦商厦上海中丝伊都锦商厦建筑面积:60,000m2功能:商场/办公工程实例简介国内外研究现状 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Zaidi,J

11、.H.和Howell,R.H.两位学者就水环热泵空调系统（WLHP）、变风量空调（VAV）、定风量空调系统（SZR）和风机盘管空调系统（FCU）四种空调系统在美国5个不同城市、不同类型建筑应用时的节能性进行了模拟研究，并得出了如下结论：（1）总的来说，水环热泵空调系统的全年能耗最低，与其它几种空调系统相比，全年运行节电率在28%以上，最高可达76%；（2）在温暖气候条件下，水环热泵空调系统与其它形式的空调系统相比，节能率更高；（3）对于大型的建筑物，内区负荷与外区负荷比值越大，使用水环热泵空调系统的节能率越高；（4）当围护结构得热引起的冷负荷越小，内热源越大时，使用水环热泵空调系统的节能率越高

12、。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，但也取得了一定的成果 哈尔滨工业大学的马最良教授等通过对水环热泵空调系统的静态分析和动态模拟，并综合分析了建筑所处地理位置、建筑类型、加热器型式等对水环热泵空调系统节能效果的影响，得出了水环热泵空调系统适合使用的条件。同济大学的于航教授对水环热泵空调系统设计和应用中的问题进行了探讨，并给出了设计方法和工程实例。重庆大学的刘宪英教授通过对水环热泵空调机组的实测，对水环热泵机组的安装位置、噪

13、音和水系统型式等问题进行了分析。天津大学的李新国学者分析了水环热泵空调系统的热学特性及其节能效果，提出了优化方法。中国建筑科学研究院空调研究所的汪训昌教授从工程设计角度，对水环热泵空调系统的热回收特性及其使用场合作了全面阐述，并对设计中常遇到的一些问题进行了讨论。水环热泵空调系统在我国应用中应注意的几个问题 1.合理选择水环热泵空调系统的应用场所，充分体现出它的节能和环保效益 2.向系统引入外部低温热源，拓宽水环热泵空调系统的应用范围 3.采暖混合系统，进一步提高水环热泵空调系统的节能效果和环保效益 4.正确设计水环热泵空调系统4、可再生能源水环热泵空调系统 众所周知，只有建筑内有大量余热时，

14、通过水环热泵空调系统将建筑物内的余热转移到需要热量的区域，才能收到良好的节能效果，目前，我国各类建筑物内部负荷不大，建筑物的内区面积小，而且常规空调热源又常用燃煤锅炉。由于这两种情况，制约了传统的水环热泵空调系统在我国的应用。解决这个问题的途径，就是由建筑物外部引进可再生能源，以补充冬季建筑物内的不足余热量。几种形式：太阳能水环热泵空调系统 土壤源水环热泵空调系统 井水源水环热泵空调系统 双级耦合水环热泵空调系统太阳能水环热泵空调系统7643215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；

15、7-水环路循环水泵）土壤源水环热泵空调系统7653421T土壤源水环热泵空调系统图示（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）井水源水环热泵空调系统7654321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）双级耦合水环热泵空调系统985764321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

16、-冷却塔；9板式换热器）5、集成创新水环多联机热泵系统 因为在大型建筑、高层建筑应用多联机系统时，会因制冷剂管路配管过长，高差太大，变制冷剂流量等因素而限制其使用，为保持多联机系统优点的前提下解决掉上述问题，通过系统的集成创新，提出供大型建筑、高层建筑应用的新型多联机系统形式。系统组成 水环多联机热泵空调系统中采用小型水冷变频变容热泵式多联机（水/空气热泵中的一种）替代传统水环热泵空调系统中的室内小型水/空气热泵机组。其它设备同传统水环热泵。54321水环多联机热泵空调系统图示内区外区（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 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。谢谢大家！谢谢大家！