空氣源熱泵地暖係統

發表時間：2020-05-11 22:54 文章出處：東莞熱水工程網

　　空氣源熱泵地暖係統由空氣源熱泵機組，地暖係統，以及備用熱源組成。該係統運行時，流出地暖熱水盤管中的熱水，在機組的冷凝器中，與進入蒸發器內的製冷劑蒸汽進行熱交換，之後重新進入地暖係統的熱水盤管中進行供熱。

　　熱管與空氣源熱泵的匹配

　　熱管是一種具有極高導熱性能的傳熱元件，可以在無須外加任何作用力的條件下，將大量熱量通過很小的橫截麵積遠距離傳送。文中選取的熱管為銅-水常溫熱管，充液量為熱管腔體總體積的1/8～1/5，作為地暖係統的末端裝置。該熱管與空氣源熱泵地板暖具有良好的匹配性，原因為：

　　(1)常用空氣源熱泵機組的額定出水溫度為55℃，最高出水溫度為60℃，滿足地暖的溫度不高於60℃的要求，常溫銅—水熱管的溫度範圍為30～250℃，所以，熱管和空氣源熱泵地暖在溫度方麵具有良好的吻合性。

　　(2)空氣源熱泵具有高效節能、無汙染等優點，而熱管也具有較高的導熱性和優良的等溫性，現將兩者結合運用在地板采暖係統，可以得到一個更優化的地板采暖係統。

　　(3)空氣源熱泵機組出水溫度的增高製約空氣源熱泵機組的製熱能力，而熱管具有高傳熱性，可以快速降低水溫，兩者結合可以提高空氣源熱泵機組的製熱能力。

　　(4)熱管是每一個都分散布置的，某一根熱管出現問題不會影響其他熱管的工作，相比於聚乙烯地盤管，熱管用於供暖的檢修也較為方便。

　　數值模擬結果及空氣源熱泵能效比分析

　　通過分析建築圖紙，確定房間的地板構造以及房間的大小位置，在地板構造中的填充層中敷設的是直徑為20mm的塑料管，作為地暖的加熱盤管。

　　1、供水溫度不同時的數據分析

　　運用Fluent軟件對三維地板模型進行模擬計算，分別取加熱盤管的供水溫度為35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃六種溫度進行模擬。在上述條件下，統一設置入口流速為0.3m/s。低溫地暖係統的地板溫度分布有三個明顯的區域，一個是中心區域，盤管敷設和靠近圍護結構的區域。其中中心區域溫度較低，主要原因是房間采用回折型方式敷設，管間距從外向內敷設，受到房間尺寸影響，房間的中心區域很可能滿足不了200mm的管間距，因為中間區域的管間距較大。對於靠近圍護結構的溫度分布來看，與內牆相鄰的地板表麵溫度較高，與外牆相鄰的地板表麵溫度較低。

　　2、供回水溫差下不同時的數據分析

　　運用Fluent軟件對三維地板模型進行模擬計算，分別取供回水溫度差為5℃、7℃、9℃三種情況進行模擬。對供回水溫差進行深入分析時，得出供暖係統在運行過程中的成本控製及熱流密度分布情況，同時供回水溫差的大小將對房間內的溫度分布產生較大影響。供回水溫差應小於或等於10℃且不宜小於5℃，通過改變出口溫度從而來控製溫差。a)溫差5℃b)溫差7℃c)溫差9℃隨著供回水溫差的不斷增大，地板表麵的平均溫度幾乎沒有變化，不過地板表麵相對應的溫度均勻性變差。雖然在增大供回水溫差時，輻射地板表麵的平均溫度的變化不大，但是輻射地板表麵的中間區域出現了一定局部溫降的相關情況，原因在於回折型盤管敷設方式，供回水在中間區域的平均溫度達到了最小值。

　　3、流速不同時的數據分析

　　為使水流具有一定的速度且可以把水中所帶有的空氣排出，根據《民用建築供暖通風與空氣調節設計規範》的規定可知，在無坡度敷設時，加熱盤管內水流速度不得小於0.25m/s，從而避免空氣的聚集，影響供暖效果。因此本文在固定管間距為200mm的情況下，模擬實驗中分別設置管內水流速為0.3m/s、0.4m/s、0.5m/s來進行分析比較。地板表麵的整體溫度也有所提高，地板表麵的溫度分布形狀基本沒有變化。根據數據可知，隨著加熱盤管內的水流速增大，地板表麵的熱流密度及平均溫度均有所升高。尤其是當入口流速變為0.5m/s時，整體地板溫度會出現明顯溫升，說明流速增大對地板表麵溫度有影響。由於減小水流速度可減少係統中水泵能耗，因此在加熱盤管內的水流速可以將管內的空氣帶走防止聚集時，應該盡可能的減小水流速，從而可以達到進一步節能的目的，也能使地板表麵溫度分布更加均勻。

　　當室外溫度比較低時，為保證空氣源熱泵地暖係統滿足室內供暖需求，可以與相變蓄熱技術相結合，穩定的對室內提供熱量。空氣源熱泵地暖係統具有較強的供熱與節能效果，在北方采暖地區具有積極意義。