基于溶液除湿的地源热泵空调系统能效分析.pdf

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1、节能2015年第1期一50一ENERGYC0NSERVATION(总第388期)基于溶液除湿的地源热泵空调系统能效分析蔡新国，王强，张迎迎(山东建筑大学，山东济南250101)摘要：伴随我国城镇化进程的飞快发展以及居民对生活质量要求的不断提高，建筑能耗在能源总消耗中所占的比例越来越大。因此，降低建筑能耗，提高能源使用效率已经成为我国的当务之急，也是国家可持续发展的战略方针。通过对常规地源热泵空调系统与带有溶液除湿的地源热泵空调系统的能效进行分析比较，得出基于溶液除湿的地源热泵空调系统的节能潜力，从而在工程实践中

2、起到指导性意义。关键词：建筑能耗；地源热泵；溶液除湿；能效中图分类号：TU8文献标识码：A文章编号：1004—7948(2015)叭一0050—03doi：103969／j．issn．1004—7948．2015．01．012荷与显热负荷的方式与常规的地源热泵空调系统引言的能源利用效率。在常规的地源热泵空调系统设计中，通常利用1建筑概况及负荷模拟地源热泵机组制备出7℃的冷冻水，用于去除建筑1．1建筑概况物内部所有潜热负荷和显热负荷。通过这种耦合该建筑为济南某节能示范办公楼，总建筑面积方式来控制室内的温度和湿度，

3、室内空气中的水分约为5400m，实际的空调面积约为4500m。夏季通过冷凝方式去除，空气的含湿量虽然满足要求，的空调时间为6月16Et～9月15日，冬季空调时但送入的新风温度太低，在某些情况下还需要对新间为11月16Et～次年3月15Et，采用济南气象风再热送人室内，造成了成本的增加和能源的浪参数J。费。1．2负荷模拟夏天室内的设计温度一般设定为26℃，相对通过TRNSYS软件对该建筑进行全年的负荷湿度控制在60％左右，此时的露点温度为16．6℃。动态模拟，模拟界面如图1所示。如果地源热泵空调系统仅为了排除室内

4、的余热，则冷冻水的温度达到15—18℃即可。所以，若只是为了降温，热泵机组的蒸发温度可以高的多。在空调系统中，显热负荷约占总负荷的50％～70％，而潜热负荷约占总负荷的30％～50％。传统的地源热泵空调系统，本可以制取高温冷冻水来排走室内的显热负荷，但为了去除室内湿负荷，却不惜增加电功率的输入来制取5～7℃的低温水，造成能量利用品位上的浪费。以济南某办公楼为例，通过建筑负荷的模拟，打印输出图1TRNSYS负荷模拟界面得出该建筑的潜热负荷和显热负荷在1年中的变化趋势以及各自所占比例，利用地源热泵机组制取通过模拟得

5、到的全年动态负荷如图2、图3、图高温冷冻水去除室内显热负荷，溶液除湿的方式去4所示。其中图2为全年动态全热负荷，夏季最大除潜热负荷，分析对比了这种分开处理室内潜热负冷负荷为1296226．72kJ／h，即360．06kW，冬季最2015年第1期节能f}NERGYCONSERVAT10N(总第388期)大热负荷为867276．15kJ／h，即240．91kW。图32基于溶液除湿的地源热泵空调系统设计为全年动态显热负荷，夏季最大显热冷负荷为798163．19kJ／h，即221．71kW，冬季最大热负荷为2．1设计思

6、路748486．88kJ／h，即207．91kW。图3表示的是全年通过对建筑室内热湿环境的分析，计算出室内动态潜热负荷，从图3中可以看出，建筑物室内潜的显热负荷和潜热负荷，根据夏季最大显热冷负荷热负荷在夏季比较大，即夏季室内湿度较大，其中选择地源热泵机组、水泵等主要设备，其中地源热最大潜热负荷为676931．15kJ／h，即188．04kW，冬泵机组的蒸发温度设计为l5℃，冷凝温度设计为季最大潜热负荷为125753．28kJ／h，即34．93kW。4O℃。根据室内潜热负荷选择合适的液体除湿装通过模拟数据可以看出

7、，夏季最大潜热负荷占到最置，并对除湿剂进行选择，其中除湿溶液的再生热大冷负荷的50％以上，而冬季的潜热负荷较小，可源为太阳能，同时太阳能还可以制取生活热水。以忽略不计。所以，如果夏季采用溶液除湿的方式2．2系统原理图去除建筑物室内的潜热负荷，地源热泵空调系统采以太阳能为除湿溶液的再生热源，除湿溶液去用高温冷冻水去除建筑物室内显热负荷，节能潜力除室内潜热负荷，地源热泵空调系统制取高温冷冻是巨大的。水去除室内显热负荷，系统原理图如图5所示。太阳能集热器9．0OE+05每3．00E+05挺鬈_3_00E+05-9．0

8、0E+05—1．50E+0629204380584073008760模拟时间，h图2全年动态全热负荷模拟结果图5基于溶液除湿的地源热泵空调系统原理图3能效分析9．0OE+05≥通过负荷模拟分析，可以看出该节能办公楼夏运‘。。E+o5季的潜热负荷较大，为了降低室内温度和提高室内-3_00E+05舒适度，常规的地源热泵空调系统需要制取7℃的恻一9．OOE+05冷冻水去除室内显热和潜热。假设