地源热泵系统与传统中央空调系统的对比分析

地源热泵系统与传统中央空调系统的对比分析 摘要：通过介绍工程施工中的地源热泵系统，并对地源热泵系统与传统空调系统进行对比比较，重点表述地源热泵系统在安装及使用阶段的经济耗费情况，大力推广地源热泵系统的市场应用前景。 关键词：系统比较 地源热泵、中央空调 中图分类号：TB657 文献标识码： A 1、工程概况： 潍坊高新区生物医药孵化器位于潍坊市高新区高新二路东侧，潍坊出口加工区以北，建筑面积19800?O。空调采用地源热泵系统，总制冷量为1900 kW，总制热量为1190 kW，制冷、采暖面积约17000 ?O。 2、系统说明： 该工程选用两台模块化土壤型专用地源热泵机组提供冷、热源，每台机组都是由两个独立的制冷系统组成，既提高了设备的负荷调节范围又大大增加了设备的可靠性。 空调水侧设置三台循环水泵（两用一备）为空调系统提供循环动力，循环泵采用一套自动变频控制，且在热泵机组蒸发器进口、冷凝器进口设置电动开关阀，与循环水泵实行联动控制，循环泵变频控制采用一台定频、一台变频的控制模式，当部分负荷运行时，变频器通过感应温差的变化，调节机组的水流量，当负荷减少到二分之一时（即其中一台热泵机组停止工作），对应机组的电动开关阀关闭，机组停机，继而变频控制调节实现调节另一台热泵机组的水量的功能，以实现空调系统的运行过程中最大程度的节能。热泵机组在运行时通过智能化控制，实现两台机组运行时间相对平衡，每台机组两个压机运行时间也相对平衡，这样即满足了系统能量调节的方便又提高了机组的使用寿命。 3、地源热泵系统与传统空调系统的优缺点比较： （一）优点 1、高效：一般空调对着空气换热称为风冷热泵，缺点在于天气炎热或者寒冷最需要冷量或热量时效率反而下降。 2、节能省费用：冬季运行时，COP约为4.2，即投入1 kW电能，可得到4 kW的热能，夏季运行时，COP可达5.3，投入1 kW电能，可得到5 kW的冷量，能源利用效率为电采暖方式的3-4倍；并且热交换器不需要除霜，减少了结霜和除霜的用电能耗。 3、环保：供热时没有燃烧过程，避免了排烟污染，供冷时省了冷却塔，避免了噪音及霉菌污染。 4、舒适：因为地源热泵机组供冷暖时都是通过冷热水经风机盘管交换完成的，所产生的冷气和暖气（或辐射热）比常规空调的要更柔和的多，不易感冒。 5、节省占地面积：省去了冷却塔、锅炉及与之配套的煤棚和渣场，节省了土地资源，产生附加经济效益，并改善了建筑物的外部形象。 6、安全：无燃烧设备，从而不存在爆炸、失火和中毒的隐患。 7、机组寿命长：热泵主机一般放在室内或室外密闭的箱体内，并且热泵机组是长期在良好的低温井水（16 ）下进行热交换工作，可大大延长机组寿命，故障率低减少了维护量。 8、一机多用：地源热泵系统可供暖，空调，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。 9、可再生：土壤有较好的蓄热性能，冬季通过热泵将大地浅层的低位热能提高对建筑供暖，同时蓄存冷量，以备夏用；夏季通过热泵将建筑物内的热量转移到地下对建筑进行降温，同时蓄存热量，以备冬用，保证大地热量的平衡。 10、可分区控制：中央空调享受的档次，又可达到单体空调局部控制的效果，不存在“大马拉小车”。 （二）缺点 1、地源热泵的使用受场地限制，热交换是在地下进行的，必须通过打井进行热量传输，因此没有足够的厂地就不能实现热量交换，所以地源热泵只适合大型公共社区和私人别墅。 2、一次性投资价格高。地源热泵属于高档次的商品，地源热泵中央空调比一般中央空调档次又要高许多，节能高达40 %以上，但比一般中央空调投资高约40 %左右，如果有能力使用中央空调，地源热泵的高投入部分实际上是一种高回报投资。 3、如果使用抽地下水那种地源热泵，对地下水和地质有不好的影响，保护不好会污染地下水，回灌不好会影响地基下沉。 4、地源热泵系统使用成本计算及分析： （1） 运行费用分析计算书 1）、热泵系统运行费用=额定功率开机台数每天运行时间实际运行天数满负荷运行系数电价 2）、计算条件 ：当地电价： 0.56元/kWh；满负荷运行系数：不同时间，系统运行负荷不同，只有很少的时间系统能达到满负荷运行。通常10 %的时间，负荷在90 %以上；30 %的时间，负荷在60 %以上；60 %的时间，负荷在40 %根据美国ARI标准和中国行业标准JB/T4329-97，并结合本建筑物的使用功能，满负荷运行系数取0.6。 a. 夏季制冷按90天计算，地源热泵机组每天运行10小时， b. 冬季制热按120天计算，地源热泵机组每天运行10小时； 3）、列表计算如下： （2）节能量计算 该系统共两台机组，每台机组性能参数详见参数表. 夏季总制冷量为：QZL=Q1t1T1n1 （2.1） 式中：QZL热泵机组夏季总制冷量，kWh； Q1热泵机组单位时间制冷量，kW； t1热泵机组每天运行时间，h； T1制冷运行天数，d； n1满负荷使用系数； 代入公式（4.2.1）得夏季总制冷量为： QZL=（968 kw2台）10 h90 d0.6= kWh 夏季制冷总耗电量：WZL=（W2+ W3）t2T2n2 （2.2） 式中：WZL制冷季系统总耗电量，kWh； W2热泵机组总输入功率，kW； W3水泵总输入功率，kW； t2热泵机组夏季每天运行时间，h； T2制冷运行天数，d； n2平均使用系数； 代入公式（2.2）得夏季制冷总耗电量 WZL=（197 kW2台+45 kW4台+4 kW）10 h90 d0.6= kWh 冬季总制热量：QZR=Q1t1T1n1 （2.3） 式中：QZR热泵机组总制热量，kWh； Q1热泵机组单位时间制热量，kW； t1热泵机组每天开机时间，h T1制热运行天数，d n1平均使用系数； 代入公式（2.3）得冬季总制热量为： QZR=941 kw2台10 h120 d0.6 = kWh 2.4 冬季采暖总耗电量为WZR=（W2+ W3）t2T2n2 （2.4） 式中：WZR制热季系统总耗电量，kWh； W2热泵机组总输入功率，kW； W3水泵总输入功率，kW； t2热泵机组冬季每天运行时间，h； T2制热运行天数，d； n2平均使用系数； 代入公式（2.4）得冬季制热总耗电量 WZR=（249 kw2台 +45 kw4台+4 kw）10 h120 d0.6 = kWh 则整个热泵系统能效比为： COP=（总的制冷量+总的制热量）/总的耗电量 =（QZL+QZR）/（WZL+WZR） =（ kwh + kwh）/（ kwh+ kwh） =3.2 热泵系统的能效比，式中，为热泵系统的总收益能，为整个热泵系统的功耗，节能量=总收益能（）-系统的功耗（）， 即 热泵系统全年总的制冷、制热量为280.056万kWh，热泵系统的能效比为3.2，所以本项目热泵系统的节能量为 根据1万kW?h折标准煤为3.57 tce， 则本项目热泵系统每年的节煤量为 通过减少常规能源的消耗，可再生能源系统可以有效减轻对环境的负面影响。地源热泵系统在工作过程中不会向环境产生任何排放物，也不会对地下水产生污染，通过可再生能源对常规能源的替代，本项目实施后每年可以减少CO2排放量1766.3吨，减排SO2量为5.66吨。 5、地缘热泵空调与传统中央空调成本比较： 潍坊当地冬季采暖均采用集中供热，按照当地市场价格，目前收费25.60元/?O。夏季制冷采用中央空调的办公场所，费用为22元/?O，全年使用成本47.60/?O元。 6、结束语