202 热泵应用方法环境热源热泵

202 热泵应用方法环境热源热泵

（1）环境热源热泵

●语音讲解-环境热源热泵

    热泵：1份电+3份低温热源热能=4份高温热能

    低温热源特性-温度高低，温度稳定性，热能密度，伴随杂质情况，取用方便性，应用许可等。

    低温热源-环境热源，工业余热或废热等。

    环境热源-空气，土壤，地下水，海水，河水，湖水等。

    环境空气源特点：温度随地域变化大，随季节变化大，可能形成冷岛效应，风、雪、灰尘、杂物等会影响取热部件，热能密度小，空气中含水分会结露或结霜；取用方便，随时随处可用，目前不需审批，装置简单，模块性好，应用规模大小的适应性好，安装维护方便，可靠性好等。

    应用方法要点（以环境空气源蒸气压缩式热泵为例）。

    目前水平

    可用-30℃的低温空气制取50℃～100℃以上的热能。

    目前应用情况

    供暖-可比燃气供暖节省能源费用30%以上（近年华北地区冬季热泵供暖电能费用约15～20元/m²：且一套设备可以冬季供暖，夏季供冷）。

    干燥-可比电能直接加热或燃气加热干燥节省能源费用40%以上。

    洗浴热水-可比电能直接加热或燃气加热节省能源费用50%以上。

    高温水或开水-可比电能直接加热节省能源费用30%～70%。

    环境空气源热泵技术要点：

    制热温度

    制热温度与制热系数。当环境空气温度与制热温度之差在40℃左右时，制热温度每升高1℃，制热系数下降1%左右（详见“冷热平台”第128篇），因此，在满足用户需要的前提下，尽量采用适宜的制热温度（热泵工质冷凝温度）。

    冷空气-热空气热泵：采用空气源热泵制取热空气为室内供暖时（背景是以人为对象的舒适性供暖），出冷凝器热空气温度应不小于33℃～37℃（以保证室内温度和热风吹到身上无凉感为原则），热泵工质冷凝温度应比空气出冷凝器温度高3℃～10℃（当热泵制热量一定时，调节冷凝器传热系数和面积，可优化热泵工质冷凝温度与热空气温度之差）。

    冷空气-热水热泵：这类热泵又通常分为三小类，一是制取热水为室内供暖；二是制取热水用于洗浴；三是制取热水用于蒸煮和提供开水等，此处主要讨论前两种（第三种后文专题整理）。

    用热水（有时是热防冻液等）为室内供暖时，根据建筑情况，热水温度通常在30℃～60℃之间；热泵工质温度比热水温度高5℃左右即可。热水温度的高低主要取决于用户的室内取暖设备（背景是以人为对象的舒适性取暖时，室内温度20℃～23℃较适宜）。

    当室内取暖采用地暖时，热水可取较低的温度值（设100m²住宅，按单位面积热负荷50W/m²计算，总热负荷5000W；设有效地暖面积70m²，空气与地面对流换热系数8W/（m².℃）-暂不考虑热辐射传热部分，则地面温度比室内温度高9℃即可）。

    当室内取暖采用风机盘管时（风机盘管可冬季供暖，夏季供冷），可通过适当选取较大的盘管换热面积，也可实现较低的热水温度（风机盘管的传热系数可在25W/（m².℃）以上，设室内布置5个风机盘管为例，每个风机盘管承担约1000W热负荷，设室内温度23℃、热风出风机盘管温度33℃、热水进风机盘管温度39℃、热水出风机盘管温度35℃时，热水与热空气平均温差约（37-28=9℃），盘管换热面积约1000/（25*9）=4.5m²左右。

    当室内取暖采用老式暖气片时，要求的热水温度可能在55℃以上，此时热泵的制热系数可能偏低，如条件允许，尽量更换为风机盘管或地暖。

    当空气源热泵制取的热水用于洗浴时，喷头出水温度通常需在38℃～42℃之间（冬季取高，夏季取低）；但大型商业用户可能出于军团菌等考虑，可能要求热水温度高于50℃（有时要求高于55℃）；按洗浴热水平均40℃计算，额外要求高出的10℃以上温升，会使热泵制热系数降低约10%以上，从而造成很大的能源浪费；因此，可对热水洗浴系统中可能存在的有害菌进行精细研究（如自来水中有没有军团菌，数小时内密闭容器内加热后即用的40℃左右的热水可否放心洗浴，军团菌或其他有害菌来源、繁殖规律、灭活或去除方法等），设计正常洗浴热水温度下的安全洗浴管理方案，这是一个很有价值的课题（按某市20余所大学计算，每年可节省能源费用200余万元）。

    环境空气温度变化幅度问题（后续专题整理）

    环境空气温度变化幅度：-30℃～40℃。

    制热温度与低温热源温度之差（按制取45℃热水计算）：5℃～75℃。

    技术问题：热泵的调控柔性要求高；冬季时需采用中间补气、双级或复叠流程。

    环境空气中水分结霜问题（后续专题整理）

    何时除霜。

    如何除霜。

    何时停止除霜。

    可否不结霜。

    可否不除霜。

      ●研讨

    地暖时单位面积地面通过热辐射向室内的散热如何计算，主要的影响因素有哪些？

    军团菌是1976年开始被关注的，其繁殖的基本要素是空气、水分和适宜温度；在空调冷却塔、水箱、加湿器等长期贮存水，且温度适宜、与空气接触的地方容易繁殖；当水雾化、喷淋时，水中的军团菌可能进入空气中，当经呼吸道进入体内时可能造成肺部感染；除自来水中的氯、紫外线、温度高于50℃、缺氧、缺水分等可抑制或灭活军团菌，还有哪些措施可抑制或灭活军团菌？

    自来水中可能有哪些有害菌？新鲜自来水中是否有军团菌？

    调研是否有热水洗浴系统军团菌等有害菌感染的案例报道，如有，分析相关的原因和解决措施。

    分析自来水或空气中的有害菌在30℃～45℃热水系统可能易于繁殖的部件及改进方法。

    分析30℃～45℃热水系统中可防止有害菌风险的管理方案。