热泵
热负荷Qg按式1-1计算。
热泵按流经蒸发器的低位热源的介质可以分为空气源热泵和水(地)源热泵。空气源热泵以室外大气作为低位热源,能效比与水源热泵相比较低,一般COP值为3左右;水(地)源热泵是以水或防冻液等液态工质作为低位热源,COP值为5左右,出水温度受室外气候影响较小。
空气源热泵与水(地)源热泵相比效率较低,水(地)源热泵效率相比空气源热泵较高,但受占地面积或周围环境影响,如建筑周围无水源或占地面积有限,则无条件安装水(地)源热泵;而空气源热泵不受场地等环境影响,屋顶或地面均可安装,且占地面积相对于水(地)源热泵较小。
在水温要求不高的情况下,可选择热泵作为辅助热源。
5. 辅助热源对比
下表是辅助热源之间的对比,以输出热负荷500KW为单位,满负荷运行计算,水泵扬程均按20M计算:
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冷凝燃气锅炉
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普通燃气锅炉
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普通燃油锅炉
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空气源热泵
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水(地)源热泵
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电加热/电锅炉
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热输出(KW)
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500
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500
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500
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500
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500
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500
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效率(COP)
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108%
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90%
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90%
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3.0
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5.0
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95%
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能源种类
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天然气
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天然气
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柴油
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电
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电
|
电
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能源热值
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35000
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35000
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42000
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3600
|
3600
|
3600
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热值单位
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KJ/M3
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KJ/M3
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KJ/KG
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KJ/KW
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KJ/KW
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KJ/KW
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小时能源耗量
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47.6
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57.1
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47.6
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166.7
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100.0
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526.3
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能源耗量单位
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M3/H
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M3/H
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KG/H
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KW/H
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KW/H
|
KW/H
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设备单位运行成本(元)
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2.00
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2.00
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7.00
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0.65
|
0.65
|
0.65
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设备每小时运行成本(元)
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95.24
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114.29
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333.33
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108.33
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65.00
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342.11
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水泵流量(M3/H)
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24.00
|
24.00
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24.00
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90.00
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190.00
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0.00
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水泵扬程(Kpa)
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200.00
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200.00
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200.00
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200.00
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200.00
|
0.00
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水泵效率
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0.80
|
0.80
|
0.80
|
0.80
|
0.80
|
0.00
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水泵运行功率(KW)
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1.67
|
1.67
|
1.67
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6.25
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13.19
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0.00
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电力单价(元)
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0.65
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0.65
|
0.65
|
0.65
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0.65
|
0.65
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水泵每小时运行成本(元)
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1.08
|
1.08
|
1.08
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4.06
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8.58
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0.00
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总小时运行成本(元)
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96.32
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115.37
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334.42
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112.40
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73.58
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342.11
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注:表中水(地)源热泵流量为蒸发器侧与冷凝器侧流量之和。
由上表可以看出:
1. 水(地)源热泵运行成本,其次是冷凝燃气锅炉;
2. 由于水(地)源热泵受水源或占地面积的影响,有时没有条件安装,且安装价格偏高,这时可以选择冷凝燃气锅炉作为辅助热源;
3. 如果建筑附近没有管道燃气供应,则无法安装燃气锅炉,如果对热水温度要求不高,可选择空气源热泵作为辅助热源;
4. 由于直接电加热热值偏低,耗能巨大,而燃油锅炉虽热值较高,但由于燃料价格偏高,且呈上涨趋势,这两种辅助热源作为最终备用热源来选择;
5. 电加热与燃油锅炉相比,电加热可直接安装于水箱中,不占用机房面积,且设备价格与燃油锅炉比较相对较低,可优先考虑电加热。
6. 结语
如何选择辅助热源,主要从以下几个方面考虑:
1. 初期造价预算
2. 设计要求
3. 占地面积
4. 辅助热源对燃料的需求
5. 后期运行成本
一个稳定的太阳能热水系统必须有辅助热源,辅助热源与太阳能是密不可分的,选择一个经济可靠的辅助热源,对整个太阳能系统有着重要的影响。
参考文献:建筑给水排水设计规范 GB50015-2003
民用建筑太阳能热水系统应用技术规范 GB50364-2005
郑瑞澄,民用建筑太阳能热水系统工程技术手册,北京:化学工业出版社,2006
袁家普,太阳能热水系统手册,北京:化学工业出版社,2008