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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。

空氣源熱泵地暖係統

  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。

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