朗奥水源、地源、污水、海水源热泵.ppt

水源、地源、污水、海水热泵 机组特点及结构,主讲：蔡波 北京朗奥世纪新能源技术有限公司 2013年6月,目录,一 施行标准 二 基本术语 三 常用单位 四 水源、地源热泵机组特点、结构 五 污水源热泵机组特点、结构 六 海水源热泵机组特点、结构 七 水源热泵机组试验室 八 中高温机组特点,一 朗奥热泵施行标准,1 水源热泵机组： GB/T 19409-2007 JB 8654-1997 2 户用冷热水机组： GB/T 18430.2-2001 JB 8654-1997 3 水冷冷水机组： GB/T 18430.1-2007 JB 8654-1997,一 基本术语,名义制冷量（千瓦：kW） 名义制热量（千瓦：kW） 消耗功率（千瓦：kW） 能效比 （COP-COOLING） 性能参数（EER-HEATING） 循环风量（名义风量：M3/H） 额定电流(A),常用单位,风量、流量 m3/h、m3/s、l/s 压力、扬程 Pa、kPa、mmH2O、mH2O、bar 负荷、制冷量、功率 W、kW、kcal/h、Btu/h、RT,常用空调计量单位及换算,1KW=860大卡(kcal/h) 1冷吨(美)=3.516KW 1bar=105Pa=1.02kg/cm2 1英寸（in）=25.4mm,中国能效标识,四 水源、地源热泵机组特点,定义：一种采用循环流动于共用管路中的水、湖泊或河流中抽取的水或在地下盘管中循环流动的水为冷（热）源，从而制取冷（热）水的设备； 结构：包括一个使用侧换热设备、压缩机、热源侧换热设备，具有单制冷或制冷和制热功能。 类别：按能量采集种类可分为水源（地下水源）型、地源（土壤源）型、污水源型、海水源型四大类；,4.1水源热泵机组定义、结构、类别,水源、地源热泵机组，是利用地下低温地热或高温地冷作为热冷源的央空调设备，它继承了电制冷冷水机组的优点，且大大提高其能效比，克服了空气源热泵机组制热不可靠、制热能效比低、能耗大、使用地区受制约及溴化锂中央空调机组因燃煤、油、气等带来的严重污染、能源浪费等缺点。为热泵技术的利用和发展拓宽了空间，是目前空调领域中效率最高、污染最小，最优节能、制冷/制热最稳定的 一种空调产品。 绿特水源、地源热泵机组是应人们对环境保护意识日益提高、有形能源的日益枯竭、节能意识的深入随之开发研制的 具有节能环保、可靠性高、运行费用低等特点的新一代中央空调冷暖设备,4.2水源热泵机组显著特点,热泵动态工作原理图,设计特点（中小型）：,4.4涡旋式水源热泵机组效果图,4.4 螺杆式水源热泵机组效果图,高效节能 压缩机方面：柔性调节，高效节能。 换热器方面：高效换热铜管，多种专利设计。 系统配置：多回路热力膨胀阀设计，有效提高机组负荷调节的精度。设备联动，有效节能。,稳定可靠 压缩机方面：无故障运行时间长达5万小时以上； 压缩机内部压差式供油方式及各种保护。 换热器方面：精密的加工工艺，严格的部件检验程序。 系统配置：进口控制部件，运行可靠；严密的生产过程控制。,低噪音 压缩机独特的低噪音设计；机组装配实现无振动。,高智能 高性能PLC控制器 多种安全保护 系统远程监控功能,小型户用中央空调,高精度系统配置,进口电磁阀（美国，日本，意大利） 干燥过滤器配高吸水量滤芯 视液镜观察制冷剂的变化状态 系统接管处采用进口密封材料。机组组装完毕后进行检漏，有效防止了系统的泄漏问题。,电磁阀体(ALCO）,热力膨胀阀(ALCO）,角阀(美国/ALCO）,干燥过滤器(ALCO）,滤芯(美国/ALCO）,朗奥水源热泵机组选用优质进口压缩机类型,美国谷轮涡旋式,意大利莱富康双 螺 杆 式,台湾 复盛 单 螺 杆 式,大中型热泵机组主要采用螺杆压缩机，包括双螺杆和单螺杆； 小型热泵机组，尤其是户用水源热泵机组多采用涡旋式压缩机，有效降低噪音，经久耐用；,朗奥热泵选用压缩机基本情况,水源热泵技术动态效果图,供热空调的能源消耗占社会总能耗的比例大达30%，而环境污染的20%也是由供热空调燃煤引起的。因此，采用热泵技术，开发低位的、可再生的清洁能源用于建筑物的供热空调意义重大，是建筑节能减排的有效途径之一。这些能源包括：大气、土壤、地下水、地表水、工业余热及城市污水等等。其中污水在数量（水量）、质量（水温）及分布规律上（地理位置）具有明显优势。预计2010年我国污水排放量达720亿t/a，水温全年在10-25之间，按开发50%的水量计算，可供热空调的面积至少在5亿以上。另外，原生污水均匀地分布在城市地下空间，为因地制宜地有效利用及建设分散式的热泵供热空调系统创造了有利条件。而地表水源在南方水源丰富的地区以及沿海城市更具有广阔的应用前景。,五 污水源热泵机组特点结构,污水源热泵的工作原理和水源热泵中央空调系统的工作原理一样，都是利用热泵技术实现冬季采暖、夏季制冷，只是由于污水具有腐蚀性，普通的水源热泵中央空调系统难以直接应用。,5.2 污水源热泵机组工作原理,热泵是以污水（包括地表水）作为低温热源，利用热泵技术回收或提取污水中的低温热能，其中污水包括市政管网中未处理的原生污水、污水处理厂已处理污水，地表水包括江河湖水、海水及污水处理后的再生水。 由于污水及地表水的水质条件较差，利用过程中又是开式循环，悬浮物和杂质成迅速的累积过程，因此提取热量时需要解决防堵、防垢及低能耗运行等一系列可能影响到系统的运行效果、运行维护、投资、运行费的相关问题。,5.3 污水热泵工作过程,为应对污水或地表水水质条件，目前的系统多采用间接式系统。先将污水或地表水的热量传递给清洁水，再由清洁水进入热泵机组，清洁水在污水换热器和热泵机组之间形成封闭循环，起中介热量传递作用，我们将其称之为“中介循环”，而污水或地表水的自身循环称之为“污水或地表水循环”，末端系统循环水在热泵机组与末端散热设备之间循环则称之为“末端循环”。 为此，污水与地表水热泵供热空调系统宏观上由三个子循环系统构成，即污水循环、中介循环和末端循环，热泵机组的内部还有一个热泵工质（例如氟利昂）循环，即热泵机组的工作过程，宏观上不显现。系统的主要设备包括污水泵、污水换热器、中介泵、热泵机组、末端泵。如图所示，系统的工作过程：,5.3 工作过程示意图,城市污水作为水源热泵系统的热源，具体有如下特点： 1、污水排放量大，水源稳定，主要来源为生活污水，集中排放。彻底解决了地下水贫乏地区无法使用水源热泵的问题； 2、城市污水源热泵系统与常规地下水热泵系统相比不存在地下水回灌的问题。,5.4 热源条件,3、污水冬暖夏凉，受气候影响小，与太阳能及空气相比，其全年的水温变化幅度较小。右图片长期 测量的数据表明，城市污水中具有较大的热量。北京地区冬天污水温度在13至17，高出日常气温20（北京冬季室外设计温度-9）；夏天，污水温度22至25，又比日常气温低了10。对北京地区而言，1月份和8月份的大气温差在40，河水的温差均在25，而城市污水的温差只有12，温度变换幅度较小，因而可在全年获得比较稳定的水温，可作为稳定的冷热源。,5.4 热源条件,（1）防堵塞。未处理原生污水中含有大尺度悬浮物，包括纤维状的发丝类、纸屑类、藻状类，普通的换热设备是根本无法承受的。而实践证明：已处理污水和地表水中的悬浮物含量相对较少，尽管与未处理原水不在同一数量级，但随着运行时间增长，堵塞问题也立即突现，原水的堵塞时间为1-3d，而地表水则为7-10d,5.5 关键技术,（2）非清洁。污水（未处理原生水）中含有大量的小尺度悬浮固体、油类，以及溶解与非溶解化合物，很容易造成换热面的“瞬时污染”（2-3d），换热器内换热面上的软垢增长速度快，成分复杂（油膜、生物膜、颗粒等粘泥），严重地增大热阻，降低传热效果，并增大流动阻力，使流量减少，换热工况严重恶化。,5.5 关键技术,已处理污水与地表水（江河湖海水）属同类，与未处理原水相比，相对清洁，但水源的利用为开式循环，小时流量数百至上千立方米，污染成迅速的累积过程，易“短时污染”（7-10d），因此对热泵系统或换热过程也是“非清洁”的水源。,5.5 关键技术,防堵塞是系统的基本功能要求，污水循环若不具备防堵的能力，则系统根本不能运行，而非清洁则需要防污垢，防污垢与小温差换热直接影响到系统的经济性和维护操作的难易程度与工作量。 目前绿特公司新开发出污水热泵系统中的污水循环有两类实施途径，一类是功能型的，一类是高效型的，功能型是指仅达到了使用的目的，高效型则是从本质上适应污水。,5.5 关键技术,六 海水源热泵机组结构特点,所谓海水源热泵，是一种以海水为换热源而设计和配置的热泵冷暖系统及装置，是热泵装置的一种不同的配置形式，只是所选择利用的换热源的不同。所谓的专用，只是针对海水水质的不同而采用了不同材质的（耐腐蚀的）换热器（蒸发器和冷凝器）等。如果按目前大家已共知的“水源热泵”的概念分类，“海水源热泵”即属于水源热泵类的其中一种。,6.1 海水源热泵机组定义,海水源热泵的工作原理和水源热泵中央空调系统的工作原理一样，都是利用热泵技术实现冬季采暖、夏季制冷，只是由于海水具有腐蚀性，普通的水源热泵中央空调系统难以直接应用,6.2 工作原理,要想利用海水作为热源，一般是在海水与机组之间加装一套价格昂贵的钛合金不锈钢换热器，目前国内外使用海水作为热源的热泵系统大多是采用此办法。 为此，我绿特公司海水热泵机组换热器水侧采取相应的防腐措施后，海水可以直接进入机组，降低了设备投资费用，提高了机组效率，节约了运行费用，为海水源热泵技术的推广创造了有利条件。,6.3 海水源热泵机组应用前景,由于地源和海水源热泵技术尚属于新兴技术，它们的适用性研究还需更加深入的进行。如：土壤的冷热平衡问题、设备抗腐蚀材料对海水的耐用性等都需我们去做大量的探索和试验，为此我们已与天津大学、制冷学会等单位建立了工作关系，力争使这些清洁可再生能源在港口得到更加可靠和广泛的利用。,6.3 海水源热泵机组应用前景,通过几年来的工作实践，使我们更加深刻地认识到大力推广应用清洁可再生能源，不仅符合中央提出建设和谐社会的总体要求，也是我们企业可持续发展的必由之路。,6.3 海水源热泵机组应用前景,控制检测系统柜,数据测量管路系统,数据采集系统/打印输出,普通热泵、中高温热泵及满液热泵 机组的区别特点,按热源分 热源的热泵往往是低品位的，可分为（1）空气；（2）地表水（又分为江河、湖泊、海水等）；（3）地下水；（4）城市自来水；（5）土壤；（6）太阳能；（7）废热（水、气)等。 按用途分 住宅用：制热量为170kW; 商业及农业用：制热量为2120kW; 工业用：制热量为0.110MW。还可进一步划分为干燥用、工艺过程浓缩，蒸馏等用。 按供热温度分 低温（普通）热泵：供热温度50； 中高温热泵： 90 供热温度65。,普通热泵,采用低温地热水（5-25 ）为热源采集能量，经过热泵机组可向建筑物输送供水温度为：夏季7-12 冷水供冷，冬季40-45 的热水采暖。,1 地下水,闭式系统,开式系统,5-25 的热源一般通过以下方式采取：,2 地表水,闭式系统,开式系统,3 土壤源（地埋管）,中高温热泵,采用30-55 范围内的低品位热能为热源采集能量，经过热泵机组可向建筑物输送供水温度为65-85 热水的装置。这种热泵多以冬季采暖，洗浴中心和提供生活热水应用居多。,中央空调冷水机组冷却水余热回收 钢厂工艺冷却水的废热回收 油田污水的余热回收 木材、粮食等干燥场所废热回收,30-55 的热源一般通过以下方式采取：,中高温水源热泵机组应用形式,高温水源热泵机组是一种以水为载体，作为一种高效、环保、节能的供冷、供热新技术。可广泛应用于所有的采暖、空调和热水供应系统，并可以和其它新能源技术有机结合，提高综合利用效率。目前，主要应用以下几种形式： 1 原始锅炉供热形式。65-95 的高供热水温度，直接替代燃煤锅炉，无需改造末端系统，降低改造成本，具有占地少、工程量少，环保安全，运行费用低等优势，并可提供卫生热水。,2 低温地热尾水、工业废水的低品位能源回收利用。可以利用温度在50 以下的地热资源，采用高温水源热泵作为热源，向采暖系统供热和提供生活热水。经过高温水源热泵后，将余热温度降低到10-15 左右，直