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所属栏目：小学教育论文发表 发布时间：2011-02-25浏览量:96
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基于太阳能的水源热泵式空调系统探讨
郑亮441100长沙理工大学能源与动力工程学院
摘要：在我国发展基于太阳能的水源热泵式空调系统大有前途，它具有新能源利用与节能相结合的特点。本文首先阐述了基于太阳能的水源热泵式空调系统的内涵，其次，对基于太阳能的水源热泵式空调系统设计提出了几点注意事项，同时还对基于太阳能的水源热泵式空调系统的性能进行优化，具有一定的参考价值。
关键词：太阳能；水源热泵式；空调系统；节能
1. 前言
水源热泵式空调系统是利用地球所储藏的太阳能资源作为冷、热源，进行转换的空调技术。水源热泵式空调系统可分为地源热泵和水环热泵。地源热泵包括地下水热泵、地表水（江、河、湖、海）热泵、土壤源热泵；利用自来水的水源热泵式空调系统习惯上被称为水环热泵。我国的太阳能资源非常丰富，居世界第二位，年日照时间大于2000h的地区约占全国总面积的三分之二，因此，在我国发展基于太阳能的水源热泵式空调系统大有前途，它具有新能源利用与节能相结合的特点。
2.基于太阳能的水源热泵式空调系统的内涵
基于太阳能的水源热泵式空调系统是将太阳能技术与水源热泵空调技术结合起来的空调系统。其利用太阳能作为低位热源代替辅助加热设备，但在系统供冷工况占主导时（如夏季）仍需通过冷却塔散热。基于太阳能的水源热泵式空调系统的采用必须充分考虑气候条件及运行的经济性。
3.基于太阳能的水源热泵式空调系统设计的注意事项
基于太阳能的水源热泵式空调系统的设计是关系到系统能否节能和是否经济的关键之一，因此要提高基于太阳能的水源热泵式空调系统的适用性和经济性，就应充分考虑影响基于太阳能的水源热泵式空调系统性能的各种因素，对系统进行最优设计。结合基于太阳能的水源热泵式空调系统适用性和经济性的分析过程和结果，基于太阳能的水源热泵式空调系统的设计应该注意以下事项：
（1）水源热泵机组容量的确定。
基于太阳能的水源热泵式空调系统的设计要求详细计算空调房间的冷热负荷，对于夏季需要供冷，冬季需要供热的空调房间，机组的容量要同时满足夏季和冬季的设计工况要求，对于全年仅有供冷需求的空调房间则应按夏季设计工况来确定机组的容量。水源热泵机组制冷量（或制热量）的大小与机组进风参数、水环路进水温度、机组水量等参数有关，因此，设计时我们应按实际运行工况（实际设计的室温和环路进水温度）对水源热泵机组的额定供冷量和供热量等参数进行修正，并以此来选择水源热泵机组。
（2）水源热泵机组的选择和布置
水源热泵机组的选择不仅要考虑机组所需容量，还需考虑机组与建筑物的配合以及机组的静压等。当机组出口接风管时应当选择高静压机组，而静压值则应根据风管系统的阻力来选择，一般来说高静压机组较低静压机组噪音要大，这也是我们应考虑的问题。水源热泵机组的类型多样，具体选择何种机组应充分考虑建筑物的功能，机组的布置要注意与房间装修相配合，以免影响建筑物室内的美观，同时机组的布置还应考虑便于维护管理。
（3）系统的消声
由于基于太阳能的水源热泵式空调系统中的末端水源热泵机组带有风机和压缩机等噪声源，噪声较大，故应考虑必要的消声减振措施。具体方法有：选择噪声较低的水源热泵机组、安装时采取必要的消声减振手段、适当降低风管风速。
（4）冷热源设备的选取
水源热泵空调系统的冷热源设备关系着系统的节能和经济性，通常采用开式冷却塔+板式换热器和锅炉的型式，若要采用闭式冷却塔或是地下水、土壤源等冷热源型式应对该冷热源方式进行综合的经济评估。
4.基于太阳能的水源热泵式空调系统的性能优化
水源热泵空调系统虽然系统较为简单，但其设计要考虑的问题却#p#副标题#e#比较多，而且设计中的许多步骤都关系到系统的运行效果，要使得设计的水源热泵空调系统具有优异的性能，提高水源热泵空调系统的适用性和经济性，可采取以下手段：
（1）选择高效率的机组
水源热泵机组是水源热泵空调系统中耗能的主要部分，因此水源热泵机组性能的高低直接影响着整个空调系统的能耗，故要取得较好的节能效果，就必须选择效率较高的机组。
（2）选择合适的循环水温度。
循环水的温度范围不仅直接影响水源热泵机组的性能，还关系到冷却塔和辅助加热设备的启停，因此循环水的温度范围选择是十分重要的。工程中通常认为循环水温度保持在15-35℃范围内是比较合适，但在具体设计时应根据工程的具体情况、空调系统的冷热负荷、气象条件、可回收热量等因素确定循环水温的最佳范围。一般而言，当系统中供冷占主导地位时，循环水温低一点更能提高机组效率，反之，当系统中供热占主导地位时，循环水温则应该高一点；年平均气温较低的地区，循环水温度可适当调低些，年平均气温较高的地区，循环水温度可适当调高些。
（3）合理设置蓄热水箱
蓄热水箱不仅可进一步提高循环水温的稳定性，在供热时还可储存系统运行中多余的热能，当循环水温下降时再把热量用于加热循环水，在供冷时也可用于储存系统中多余的冷量。此外其还可利用晚间低谷电加热而达到节约运行成本的目的，将蓄热水箱与太阳能集热器结合还可利用白天的太阳辐射能供晚间或在供热占优时补充热量，从而达到节能的目的。
（4）选择合适的冷热源
水源热泵空调系统的冷热源型式是关系到水源热泵空调系统的适用性和经济性的另一重要方面。冷热源的型式不仅直接影响这循环水系统的温度范围，从而影响水源热泵机组的性能，也关系到冷热源设备本身的能耗和经济性，因此选择合适的冷热源型式是提高水源热泵空调系统运行性能的重要措施。当前应用较多的冷热源有：冷却塔系统（包括闭式冷却塔和开式冷却塔＋换热器）＋加热设备、地下水、土壤和废热等。一般说来采用冷却塔＋加热设备的型式是各种型式中最不节能的一种，而土壤和地下水常年温度几乎不变，是水源热泵系统优良的天然冷热源，故当采用土壤源水源热泵和水源水环热泵时可取得很好的节能效果。对于一些有废热可供利用的地方，将废热作为水源热泵系统的热源亦能取得良好的节能效果。
(5)采用必要的系统集中控制手段
对整个水源热泵系统进行集中控制可在一定程度上降低系统能耗，集中控制系统不仅能及时监控系统中各机组的运行情况，还可对系统进行优化控制，合理控制循环水的流量和水泵变频器等。一般而言，采取集中控制和单独控制相结合（即整个系统进行集中监控，但各机组也可单独进行控制操作）的方法是最符合使用和节能要求的。
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