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      技術(shù)新舊大比拼:電磁熱泵VS傳統(tǒng)型熱泵
      作者:大慶華氏電磁熱泵技術(shù)開發(fā)有限責(zé)任公司 來源:http://m.sandlotstudios.com

          隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及人民生活水平的提高,人們對(duì)生活熱水需求量迅猛增長。但是,由于大氣環(huán)保加大了執(zhí)法力度,燃煤鍋爐房紛紛面臨改造,又由于燃油、燃?xì)馍踔林苯佑秒姰a(chǎn)生熱水的成本過高,且非“可持續(xù)發(fā)展”的長久之計(jì),因此,近年來以太陽能為供熱源的熱水器產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度遞增。然而,由于我國太陽能資源分布有著地區(qū)上的較大差異,南方大部分地區(qū)全年的晴天率不足50%,這就意味著在滿負(fù)荷利用太陽熱水器的情況下,相當(dāng)一部分熱是來自電或燃?xì),所以,利用太陽能來生產(chǎn)熱水仍然具有一定的局限性。與之相比,熱泵作為一種能從自然界的空氣、水或土壤中獲取低品位熱,經(jīng)過電力做功,輸出能用的高品位熱能的設(shè)備,其技術(shù)已成為全世界備受關(guān)注的新能源技術(shù)。如今我國主要利用三種熱泵技術(shù),分別是空氣源熱泵,水源熱泵,以及地源熱泵。此外,新出現(xiàn)的電磁熱泵采暖技術(shù)也大有與傳統(tǒng)熱泵技術(shù)一較高低之勢。對(duì)于各種熱泵技術(shù)的優(yōu)劣評(píng)價(jià)以及改進(jìn)方法,請(qǐng)看以下具體分析。

      空氣源熱泵技術(shù)

      空氣源(風(fēng)冷)熱泵目前的產(chǎn)品主要是家用熱泵空調(diào)器、商用單元式熱泵空調(diào)機(jī)組和熱泵冷熱水機(jī)組。熱泵空調(diào)器已占到家用空調(diào)器銷量的40-50%,年產(chǎn)量為400余萬臺(tái)。熱泵冷熱水機(jī)組自90年代初開始,在夏熱冬冷地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),該地區(qū)部分城市中央空調(diào)冷熱源采用熱泵冷熱水機(jī)組的已占到20-30%,而且應(yīng)用范圍繼續(xù)擴(kuò)大并有向此移動(dòng)的趨勢。

      目前設(shè)計(jì)選用的風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組,常根據(jù)計(jì)算得到的冷熱負(fù)荷,考慮同時(shí)使用系數(shù)及冷(熱)量損耗系數(shù)后,按機(jī)組銘牌標(biāo)定值選擇機(jī)組臺(tái)數(shù)。由于空氣源熱泵機(jī)組的產(chǎn)冷(熱)量隨室外參數(shù)的改變而變化,這種選擇方法可能造成機(jī)組選得過大,造成浪費(fèi);或者選得過小,使供冷(熱)量不足,達(dá)不到使用要求。為此建議采用空調(diào)的逐時(shí)冷熱負(fù)荷和熱泵機(jī)組的供熱供冷能力的逐時(shí)變化曲線對(duì)照選擇,會(huì)得到比較滿意的結(jié)果。

      此外,空氣源熱泵冬季供熱運(yùn)行時(shí),最大的一個(gè)問題就是當(dāng)室外氣溫較低時(shí),室外側(cè)換熱器翅片表面會(huì)結(jié)霜,這便需要采取一定的除霜措施。然而目前常用的一些方法,或多或少都存在一些問題,如發(fā)生多余的除霜?jiǎng)幼,或需要除霜時(shí)而不發(fā)出信號(hào)等弊病存在。專家認(rèn)為:采用自調(diào)整模糊除霜控制的思路及系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。確定室內(nèi)外大氣溫度、相對(duì)濕度之差及翅片溫度的變化率等作為輸入論域,經(jīng)對(duì)輸入量的模糊化和模糊推理方法,在高位機(jī)上實(shí)現(xiàn)模糊除霜控制的仿真,采用這種方法除霜經(jīng)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比,判別結(jié)果與實(shí)際情況較吻合。這種方法與常規(guī)除霜方法相比,不僅延長了制熱工作時(shí)間,減少了除霜次數(shù)和除霜損失,而且使機(jī)組工作性能和可靠性得到了提高。

      水源熱泵技術(shù)

      雖然目前空氣源熱泵機(jī)組在我國有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用,但它存在著熱泵供熱量隨著室外氣溫的降低而減少和結(jié)霜問題,而水源熱泵克服了以上不足,而且運(yùn)行可靠性又高,近年來國內(nèi)應(yīng)用有逐漸擴(kuò)大的趨勢。

      一般情況下,水源熱泵從16℃的井水中提取熱,經(jīng)電力壓縮機(jī)對(duì)循環(huán)的工質(zhì)做工,可以達(dá)到輸出熱水溫度52℃,而其輸出熱量與輸入電功率之比為3.51,比直接用電采暖節(jié)省電力72%。這種熱水可以利用風(fēng)機(jī)盤管向房間供暖。夏季,又可利用同一裝置制冷,做到一機(jī)多用,即節(jié)省初投資,又節(jié)省運(yùn)行費(fèi)。在有條件提供地下水源的情況下,是一種理想的節(jié)能系統(tǒng)裝置。

      但在大部分城市地區(qū),由于受到水源開采的限制,實(shí)際推廣工程中難度很大。針對(duì)水源熱泵的設(shè)計(jì)及應(yīng)用過程中須注意的問題,清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系某知名學(xué)者指出:首先必須探明是否有適合的水源供給,同時(shí)應(yīng)考慮水源的溫度、水量是否滿足要求。另外,甲方能夠承擔(dān)的開采利用成本也必須進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。對(duì)于開式水源熱泵系統(tǒng),水質(zhì)要求則更高。 除此之外,還需要考慮當(dāng)?shù)厮、地質(zhì)、氣象條件以及工程措施的影響,如:1)全國不同氣候帶、不同區(qū)域的水源熱泵技術(shù)適用性問題研究。包括在不同氣候帶、不同地區(qū)和不同建筑類型的條件下,水源熱泵的投資經(jīng)濟(jì)性比較。2)對(duì)現(xiàn)有水源的探測開采技術(shù)的提高和成本的降低問題。3)地表蓄水體的傳熱過程分析,地下水的傳熱流動(dòng)過程分析。4)取水構(gòu)筑物對(duì)于鄰近建筑的影響,包括地面沉降問題,單井對(duì)建筑基礎(chǔ)的影響。5)深井回灌式水源熱泵的回灌問題。在水源熱泵的設(shè)備方面,也要充分考慮溫差(取水和回灌水之間溫差)與流量的合理利用,以及對(duì)于住宅水源熱泵系統(tǒng)的外網(wǎng)運(yùn)行費(fèi)用分擔(dān)問題。

      地源熱泵技術(shù)

      地下土壤中蘊(yùn)藏著豐富的溫度資源,夏季地下土壤的溫度低于地上空間的溫度,冬季地下土壤的溫度高于地上空間的溫度。地溫?zé)岜眉夹g(shù)就是利用這種季節(jié)性溫度差,通過專門裝置在夏季將地下土壤的低溫資源轉(zhuǎn)換到地上空間制冷,在冬季將地下土壤的高溫資源轉(zhuǎn)換到地上空間供熱。其實(shí)從本質(zhì)上來說,地源熱泵也是空調(diào),同樣會(huì)衰減:冬天,它從地下吸取熱量來供熱。但用上十年,這種裝置會(huì)比其他大多數(shù)的系統(tǒng)都更有效地供熱。如果把一定的能源放進(jìn)一個(gè)熔爐,制熱時(shí),所收回的或許會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于所放入的能源。但如果把該部分能源放進(jìn)一個(gè)熱泵,將收回三倍的效力。這是因?yàn)闊岜貌恍枰褂媚茉磥碓鞜;取而代之的是,它是轉(zhuǎn)移已經(jīng)存在的熱量。

      究其特點(diǎn)分析,地源熱泵系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物的供熱和制冷,還可供生活熱水,一機(jī)多用。一套系統(tǒng)可以代替原來的鍋爐加制冷機(jī)的兩套裝置或系統(tǒng)。系統(tǒng)緊湊,省去了鍋爐房和冷卻塔,節(jié)省建筑空間,也有利于建筑的美觀。地源熱泵系統(tǒng)的另一個(gè)顯著的特點(diǎn)是大大提高了一次能源的利用率,因此具有高效節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。地源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率要高約40-60%。另外,地源溫度較恒定的特性,使得熱泵機(jī)組運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定,整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用也較鍋爐-制冷機(jī)系統(tǒng)大大減少,保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性。

      迄今為止,制約地源熱泵系統(tǒng)在我國應(yīng)用的障礙主要是在地下埋管的初投資較高,以及政府、建筑設(shè)計(jì)人員和公眾對(duì)這一技術(shù)缺乏了解。地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性取決于多種因素。不同地區(qū),不同地質(zhì)條件,不同能源結(jié)構(gòu)及價(jià)格等都將直接影響到其經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)國外的經(jīng)驗(yàn),由于地源熱泵運(yùn)行費(fèi)用低,增加的初投資可在3-7年內(nèi)收回,地源熱泵系統(tǒng)在整個(gè)服務(wù)周期內(nèi)的平均費(fèi)用將低于傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)。

      新技術(shù)探悉:電磁熱泵技術(shù)

      電磁供暖設(shè)備是在電磁熱泵的基礎(chǔ),經(jīng)過進(jìn)一步的研究精制而成。電磁熱泵是在電磁泵基礎(chǔ)上發(fā)展制造出來的。該泵機(jī)改變了傳統(tǒng)電機(jī)的套筒式結(jié)構(gòu)及傳統(tǒng)泵的設(shè)計(jì)原理,電機(jī)轉(zhuǎn)子為平面圓環(huán)狀,并與泵的葉輪結(jié)合成一體,實(shí)現(xiàn)了泵機(jī)無軸傳動(dòng),安全靜密封,永不泄露,徹底解決了百年來機(jī)械傳動(dòng)、泵軸泄露的世界難題。電磁泵采用片式平面定子線圈繞組,通電后形成平面旋轉(zhuǎn)磁場,該旋轉(zhuǎn)磁場通過平面氣隙,在轉(zhuǎn)子中形成感生電磁場,此電磁場與定子旋轉(zhuǎn)磁場相互作用,迫使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。使用這樣的電機(jī)加工生產(chǎn)出來的電磁供暖設(shè)備,不但徹底根除了煤、油、氣各式鍋爐燃燒所帶來的環(huán)境污染,替代了各式鍋爐房,有利環(huán)保,省去了中間繁雜的運(yùn)輸煤、油、氣等原材料,并且熱轉(zhuǎn)換率高,創(chuàng)造熱效率100%,機(jī)泵綜合效率大于130%。據(jù)了解,電磁熱泵除了適用于分戶獨(dú)立采暖外,還可為燃煤、油氣各式鍋爐配套用水泵,為各種空調(diào)機(jī)組、風(fēng)機(jī)配套水泵,特別是為工業(yè)尤其可以廣泛用于石油化工領(lǐng)域。

      綜觀以上四種技術(shù)分析,不同類型的熱泵雖然都有各自的優(yōu)劣,但憑借我國的能源政策和環(huán)境保護(hù)政策、巨大的建筑市場、工業(yè)余熱的資源很豐富等有利因素,相信熱泵技術(shù)總體上會(huì)在建筑業(yè)與工業(yè)中的應(yīng)用將會(huì)越來越普及,尤其是不受地理位置限制的電磁熱泵發(fā)展前景將十分樂觀。

       

       

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