摘要：本文針對(duì)西藏地區(qū)使用地下水源，水源熱泵為制熱裝置時(shí)，末端裝置的合理選擇問(wèn)題進(jìn)行了分析研究，給出了不同方式的優(yōu)缺點(diǎn)及其初投資和運(yùn)行費(fèi)用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。

關(guān)鍵詞：水源熱泵 散熱器 風(fēng)機(jī)盤管 初投資 分析

    前言水源熱泵進(jìn)行供暖的工作原理為：冬季從水源中提取能量,也就是利用地球表面淺層水源如地下水、河流和湖泊中吸收的太陽(yáng)能和地?zé)崮芏纬傻牡蜏氐臀粺崮苜Y源,采用熱泵原理,通過(guò)空氣和水作為載冷劑提升溫度后送到建筑物中。

    由于西藏地區(qū)缺煤少油，常規(guī)能源非常缺乏，一直困擾著西藏的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，嚴(yán)重的電力不足制約著拉薩及周圍地區(qū)的工農(nóng)業(yè)發(fā)展。但西藏卻有豐富的水力、地?zé)?、太?yáng)能和風(fēng)能等資源，其地下水比較豐富,它與河湖等地表徑流的關(guān)系十分密切,全區(qū)地表徑流約有30%系由地下水補(bǔ)給,因此,文中選用水源熱泵的水源為地下水,并進(jìn)行回灌。

西藏使用水源熱泵時(shí)供暖末端裝置的分析

    普通供熱末端裝置一般為風(fēng)機(jī)盤管和散熱器兩種形式，本文將對(duì)這兩種裝置的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析并對(duì)這兩種系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析，從而得出哪一種方式更適合西藏地區(qū)的供暖需要。1.末端裝置的類型及其特點(diǎn)1.1風(fēng)機(jī)盤管1.1.1風(fēng)機(jī)盤管的優(yōu)點(diǎn)①風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)由于布置靈活,節(jié)省建筑空間,對(duì)于不同建筑平面的布置形式都可以應(yīng).②在溫度控制方面,分散分布的風(fēng)機(jī)盤管有利于不同朝向的房間就地控制,從而使不同負(fù)荷房間的溫度基本平衡，各空調(diào)房間可獨(dú)立地通過(guò)風(fēng)量、水量(或水溫)的調(diào)節(jié),改變室內(nèi)溫濕度,當(dāng)房間無(wú)人時(shí)可關(guān)閉風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組而不會(huì)影響其它房間,節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。③風(fēng)機(jī)盤管出風(fēng)有一定風(fēng)速，所以室內(nèi)氣流分布均勻，流動(dòng)較快，熱交換充分，可以使房間在短時(shí)間內(nèi)完成預(yù)熱。

       1.1.2風(fēng)機(jī)盤管的缺點(diǎn)：①風(fēng)機(jī)盤管送回風(fēng)口必須裝空氣過(guò)濾器，否則用了一二年以后表冷器就積滿灰塵，影響表冷器的傳熱效果，而且過(guò)濾器要定期清理，否則室內(nèi)空氣品質(zhì)要下降。②西藏地區(qū)由于其特有的地理環(huán)境及技術(shù)經(jīng)濟(jì)的相對(duì)落后，將給與風(fēng)機(jī)盤管產(chǎn)品相配套的售后產(chǎn)品維護(hù)和維修帶來(lái)較大的困難。

         1.2散熱器1.2.1散熱器的優(yōu)點(diǎn)①散熱器作為供熱末端裝置，其運(yùn)行費(fèi)用很低，因?yàn)轱L(fēng)機(jī)盤管運(yùn)行時(shí)風(fēng)機(jī)要消耗電能來(lái)使風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，而散熱器不需要，節(jié)省了很多運(yùn)行費(fèi)用。②散熱器相對(duì)價(jià)格比較低廉，且安裝簡(jiǎn)單，維修方便。

    1.2.2散熱器的缺點(diǎn)：①散熱器供暖靠輻射對(duì)流，室內(nèi)氣流分布不太均勻，熱交換不是很充分，所以相對(duì)風(fēng)機(jī)盤管來(lái)說(shuō)，其預(yù)熱時(shí)間較長(zhǎng)，如果房間為間斷供暖，由于其預(yù)熱時(shí)間長(zhǎng)，所以一般散熱器為全天供暖，造成能量的浪費(fèi)。②由于水源熱泵提供熱水，所以供水溫度不太高，散熱器的供回水溫差不能取太大，這樣使散熱器傳熱效果下降。

         2.末端裝置的選型2.1風(fēng)機(jī)盤管的選型2.1.1選型方法風(fēng)機(jī)盤管有兩個(gè)主要的性能指標(biāo),即風(fēng)量和熱交換量。風(fēng)量由風(fēng)機(jī)選型確定；熱交換量則與盤管的傳熱面積、冷(熱)媒的溫度和流量以及經(jīng)過(guò)盤管的空氣溫度和流速等因素有關(guān)。

    一般廠家樣本上都會(huì)給出風(fēng)機(jī)在高中低三檔下的在標(biāo)況下的名義風(fēng)量和名義制冷、制熱量。我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T4283-91《風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組》中規(guī)定:名義風(fēng)量須在盤管不通水,空氣進(jìn)口靜壓差為零的條件下進(jìn)行測(cè)定。 

    但是風(fēng)機(jī)盤管的使用條件顯然不同于測(cè)試條件:實(shí)際情況往往是風(fēng)機(jī)盤管需加裝進(jìn)、出口短管,回風(fēng)格柵需加裝過(guò)濾器,使實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)風(fēng)的阻力增大,導(dǎo)致名義風(fēng)量下降,從而造成供冷供熱不足。所以,風(fēng)機(jī)盤管實(shí)際風(fēng)量和冷量熱量是低于名義值的。

    對(duì)于僅供熱使用的風(fēng)機(jī)盤管,一般進(jìn)水溫度為50℃～60℃,盡管整個(gè)系統(tǒng)為軟水,仍有一定的積垢、積塵影響,還需要進(jìn)行污垢修正。為了保證實(shí)際風(fēng)量,在選用風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組時(shí),必須具備一定的機(jī)外靜壓,用來(lái)克服空調(diào)系統(tǒng)的阻力，一般取機(jī)外靜壓大于20Pa。

    這樣根據(jù)風(fēng)量修正、污垢修正,一般取總的修正系數(shù)為1.3，求得盤管實(shí)際工況下的冷（熱）量。當(dāng)其大于等于計(jì)算冷（熱）負(fù)荷時(shí),則滿足要求;當(dāng)其小于計(jì)算冷（熱）負(fù)荷時(shí)需增大盤管繼續(xù)復(fù)核。

    當(dāng)提供三檔速度控制開關(guān)或可調(diào)速電機(jī)時(shí),一些設(shè)計(jì)師根據(jù)中檔轉(zhuǎn)速的額定冷量來(lái)選擇風(fēng)機(jī)盤管。這種方法既保證機(jī)組在室內(nèi)運(yùn)行起來(lái)較安靜,而且在速度提高時(shí)能增大機(jī)組容量。

    但同時(shí)應(yīng)該看到，由于大機(jī)小用,不僅加大了系統(tǒng)容量,提高了工程造價(jià),而且使冷水機(jī)組長(zhǎng)期處于大流量小溫差的不良狀態(tài)下運(yùn)行,這會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)效率低下,能耗加大,所以按中速檔參數(shù)選用風(fēng)機(jī)盤管,并非合理作法,僅能作為目前的權(quán)宜之計(jì)。

    2.1.2選型參數(shù)根據(jù)上述的選型方法，本文進(jìn)行風(fēng)機(jī)盤管選型時(shí)，取機(jī)外靜壓大于20Pa，總制熱量的修正系數(shù)為1.3。

    2.2散熱器的選型2.2.1選型方法現(xiàn)在使用的散熱器主要有鑄鐵散熱器，鋼制散熱器，鋁制散熱器?；诣T鐵散熱器雖然價(jià)格低廉，耐腐蝕，使用壽命長(zhǎng)，但是生鐵消耗太大，能源消耗太大，在供暖熱量相同時(shí)，灰鑄鐵散熱器的重量要比鋼制散熱器的重量約高出兩倍。

    現(xiàn)今，已經(jīng)向新型鑄鐵散熱器發(fā)展，采用新技術(shù)向輕型化，美觀化發(fā)展。鋼制散熱器是發(fā)展方向。

    因?yàn)殇撝粕崞骶哂泻芏嗵攸c(diǎn)：重量輕、承壓高，熱工性能好，節(jié)材節(jié)能；裝飾性強(qiáng)；安裝和維護(hù)方便，生產(chǎn)條件好，易機(jī)械化、自動(dòng)化，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，不污染環(huán)境。鋼制散熱器已列為國(guó)家重點(diǎn)推廣計(jì)劃，到2010年時(shí)，將達(dá)到“以鋼為主”。

    鋁制及復(fù)合陶瓷板式散熱器，此類散熱器適應(yīng)潮流，價(jià)雖高，但K值也高，金屬耗量低，耐腐蝕性強(qiáng)，美觀壽命長(zhǎng)，一般只使用裝修標(biāo)準(zhǔn)高的房間。2.2.2選型結(jié)果由《西藏地區(qū)供暖用水源熱泵和散熱器的初投資經(jīng)濟(jì)性分析》可知，對(duì)不同類型的散熱器，在滿足水阻力損失的要求下，應(yīng)優(yōu)先選用閉式鋼串片和高頻焊翅片管，而且工業(yè)企業(yè)及民用適應(yīng)性極強(qiáng)，尤其適應(yīng)高濕、腐蝕及惡劣條件下的化工企業(yè)，其K值雖不高，但金屬熱強(qiáng)度高，經(jīng)結(jié)合比較，其價(jià)格性能比最佳，且工程造價(jià)也較低。

    經(jīng)計(jì)算選用閉式鋼串片GCB120-1型。3.系統(tǒng)形式3.1熱泵水源熱泵機(jī)組的制熱系數(shù)隨著出水溫度的升高而降低，出水溫度每升高1℃，制熱系數(shù)降低1.5%。

    因此，水源熱泵機(jī)組出水溫度越高，要獲取相同的熱量，機(jī)組的功率就會(huì)增加，容量增大，熱泵的初投資就會(huì)提高；而且，隨著出水溫度的增加，獲取相同的熱量，熱泵的耗電量將會(huì)相應(yīng)增加，因此，運(yùn)行費(fèi)用也要增多。3.2風(fēng)機(jī)盤管供暖末端為風(fēng)機(jī)盤管時(shí)，結(jié)合熱泵和風(fēng)機(jī)盤管的初投資，一般取熱泵的出水溫度為４5℃。

    這樣熱泵的初投資較省，運(yùn)行費(fèi)用降低。

    而風(fēng)機(jī)盤管的價(jià)格會(huì)高一些，不過(guò)相比水源熱泵，風(fēng)機(jī)盤管容易生產(chǎn)，價(jià)格較低。所以，綜合考慮熱泵與風(fēng)機(jī)盤管的價(jià)格因數(shù)，取熱泵的出水溫度為４5℃。

    3.3散熱器根據(jù)《西藏地區(qū)供暖用水源熱泵和散熱器的初投資經(jīng)濟(jì)性分析》，可知供暖末端為散熱器時(shí)，選用低溫?zé)岜煤椭懈邷責(zé)岜茫涑跬顿Y均在出水溫度為55℃時(shí)為最低。所以，末端為散熱器時(shí)，取熱泵的出水溫度為55℃。

    3.4系統(tǒng)形式分析熱泵的制熱系數(shù)εh可表示為：εh=Qh/P。水源熱泵出水溫度為４５℃時(shí)的制熱系數(shù)εh為3.9，而出水溫度為５５℃時(shí)的制熱系數(shù)εh為3.3369，可見使用風(fēng)機(jī)盤管時(shí)水源熱泵的制熱系數(shù)比使用散熱器時(shí)的高１５％。

    且由《西藏地區(qū)供暖用水源熱泵和散熱器的初投資經(jīng)濟(jì)性分析》可知：水源熱泵隨著出水溫度每升高/降低1℃,熱泵單位熱量?jī)r(jià)格升高/降低1.5%，可見使用風(fēng)機(jī)盤管時(shí)水源熱泵單位熱量?jī)r(jià)格上比使用散熱器時(shí)的低15%，即水源熱泵的初投資上使用風(fēng)機(jī)盤管時(shí)比使用散熱器節(jié)省15%。熱泵制熱系數(shù)與其初投資成反比關(guān)系。