《地源熱泵大學(xué)堂》（連載七）
馬最良
哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政環(huán)境工程學(xué)院教授
第3講 地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)
(接上期)
3.3 地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)能效比亟待提高
在3.2節(jié)已明確指出：如何評(píng)價(jià)一個(gè)運(yùn)行的地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，首先看它能否100%的回灌地下水，其次要看它的節(jié)能性，只有節(jié)能才能起到減排的作用。因此，本節(jié)將就如何提高地下水源熱泵的節(jié)能性問題進(jìn)行討論與分析。
目前，地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能性的評(píng)價(jià)常存在以下幾個(gè)誤區(qū)：
● 認(rèn)為地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)選用的熱泵機(jī)組能效比高就一定節(jié)能。這種觀點(diǎn)忽略了系統(tǒng)的井泵耗功、系統(tǒng)運(yùn)行工況、運(yùn)行調(diào)節(jié)、科學(xué)的管理等情況。因此一定要清醒地注意到：有的時(shí)候，即使熱泵機(jī)組產(chǎn)品能效比很高，是節(jié)能的，但由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行中存在問題，其系統(tǒng)未必節(jié)能。當(dāng)然機(jī)組產(chǎn)品能效比很低也會(huì)引起其系統(tǒng)不節(jié)能。
● 有的熱泵文獻(xiàn)也用地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的系統(tǒng)能效比評(píng)價(jià)其系統(tǒng)節(jié)能性。所謂其系統(tǒng)能效比是指：其系統(tǒng)在設(shè)計(jì)工況或運(yùn)行工況下，系統(tǒng)供熱量與系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)（熱泵機(jī)組電動(dòng)機(jī)、井泵電動(dòng)機(jī)、循環(huán)泵電動(dòng)機(jī)等）輸入功率之比。由此可見，系統(tǒng)能效比是個(gè)瞬間值，其值大小與運(yùn)行工況有關(guān)。因此，不同系統(tǒng)用系統(tǒng)能效比大小來評(píng)價(jià)時(shí)，可能由于運(yùn)行工況的不同而誤評(píng)價(jià)。為杜絕出現(xiàn)此問題，建議用整個(gè)采暖期的季節(jié)系統(tǒng)能效比評(píng)價(jià)，這樣將會(huì)評(píng)價(jià)的更為全面、客觀。
● 有的熱泵文獻(xiàn)中能效比（EER）與性能系數(shù)（COP）不分，視二者為同一概念。這是不對(duì)的，它們是兩個(gè)不同的概念。能效比（EER）的定義為制熱量與電動(dòng)機(jī)輸入功率之比。而性能系統(tǒng)（COP）的定義為制熱量與電動(dòng)機(jī)輸出功率之比[12]。二者電動(dòng)機(jī)的功率相差個(gè)電動(dòng)機(jī)效率問題。
目前，我國地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)能效比值還較低，大有提高空間。文獻(xiàn)[13]對(duì)我國地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)項(xiàng)目測(cè)試7項(xiàng)，測(cè)試結(jié)果列入表3-1中。系統(tǒng)平均能效比為2.48，最大為3.05，最小僅為1.86。因此，采取技術(shù)措施提高地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的能效比是今后在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行中的重要任務(wù)之一。其技術(shù)措施主要有：
（1）采取技術(shù)措施，解決井泵等泵功耗過高問題
文獻(xiàn)[6]指出，井水泵等泵耗占地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的能耗比重很大，不好的設(shè)計(jì)，能夠使井泵能耗占總能耗的25%或更多，使熱泵系統(tǒng)的季節(jié)性能系數(shù)減少20%。由表3-1可看出，除了GW4和GW8項(xiàng)目外，其余項(xiàng)目水泵功耗均大于25%，(GW2井泵功耗占總功耗的35%；GW3占46%；GW5占43%；GW6占31%；GW7占44%），都應(yīng)屬于不好的設(shè)計(jì)項(xiàng)目。因此，在井泵，循環(huán)泵的選項(xiàng)與運(yùn)行中應(yīng)注意以下問題：
● 控制地下水流量不能大，通?？刂圃?.037~0.055L/(s.kW)。
● 由于閉式系統(tǒng)沒有水提升高度的阻力損失，因此，地下水的水環(huán)路應(yīng)為閉式系統(tǒng)。為此，回灌水管一定要插入回灌井的靜水位以下，只有這樣才能減少井泵的功耗。
● 井泵等具有完善的控制方式是減少井泵等功耗的重要途徑。選用變速電動(dòng)機(jī)（二速電機(jī)、三速電機(jī)和變頻電機(jī)等），以便調(diào)節(jié)地下水量，適應(yīng)熱泵空調(diào)系統(tǒng)部分負(fù)荷特點(diǎn)，減少啟動(dòng)電流等。從而減少泵功耗。
● 井泵群的運(yùn)行臺(tái)數(shù)要根據(jù)熱泵空調(diào)系統(tǒng)部分負(fù)荷的大小進(jìn)行優(yōu)化組合，采用地下水變水量得運(yùn)行方式。
（2）熱泵機(jī)組的高效化
眾所周知，熱泵機(jī)組的能效比（EER）值愈大，熱泵機(jī)組在供同樣熱量情況下，其耗供愈少。目前，各類熱泵機(jī)組能能耗比（EER）差異很大，即使同一類型的熱泵機(jī)組，不同廠家生產(chǎn)的機(jī)組能效比也相差很大。在表3-1中熱泵機(jī)組最大能效比為4.31，最小的為3.00，兩者相差1.31（4.13-3.00），小者僅室大者的69%。由此可見，其EER值相差很大，這給我們兩點(diǎn)啟示：
1、在設(shè)計(jì)選用機(jī)組時(shí)，應(yīng)進(jìn)行比較，從中選優(yōu)。
2、提高熱泵機(jī)組能效比的空間還很大，可從下述幾點(diǎn)著手改進(jìn)：
● 選用高效率電動(dòng)機(jī)；
● 選用高等熵效率的壓縮機(jī)，如，渦旋式壓縮機(jī)，離心式壓縮機(jī)等；
● 用精調(diào)節(jié)蒸發(fā)器過熱度的電子膨脹閥；
● 采用高質(zhì)量的潤滑油；
● 機(jī)組中的各種部件的合理匹配；
● 機(jī)組設(shè)有安全可靠的能量調(diào)節(jié)裝置。
（3）研究和開發(fā)低功率新型風(fēng)機(jī)盤管和新風(fēng)機(jī)組。
眾所周知，熱用戶用熱的低溫化是提高熱泵空調(diào)系統(tǒng)能效比的重要途徑之一。為此，必須研究和開發(fā)低功率新型風(fēng)機(jī)盤管和低功率新風(fēng)處理機(jī)組。新型風(fēng)機(jī)盤管風(fēng)機(jī)低轉(zhuǎn)速，并要適合于進(jìn)水溫度35℃（供熱工況）和10℃（供冷工況）。新型風(fēng)機(jī)組采用變速風(fēng)機(jī)和利用冷凝熱作為替代電加熱和除濕的二次加熱。如圖3-3給出利用冷凝熱的新風(fēng)機(jī)組的原理圖。
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