从20世纪70～80年代挪威、瑞典、日本等开始建设大型热泵系统[2～6],主要包括污水源(二级出水)、地表水源(河水、江水)、海水源热泵等,规模一般都比较大,热泵机组的装机负荷达50MW以上。近20年来我国开始大规模推广应用热泵技术,包括土壤源、地下水、地表水、污水源、海水源等,其中水源热泵系统的应用开始向大规模化发展,该类大规模化的水源热泵系统的显著特点是循环水量大、输送距离长、供热范围广。
在系统经济性方面,水泵的运行能耗与水量和输送距离成正比,水量越大,输送距离越长,则水泵的运行能耗越高,而这将直接导致高额水泵运行费用,从而使得热泵系统达不到经济性要求。
在系统高效性方面,我国主要以火力发电为主,发电效率一般在33%～40%,而国外以水力发电与核电为主,其发电效率高达50%以上[7];实际运行时热泵机组的制热系数在4.0～4.5之间,如果水泵等的辅助能耗达到30%,则系统的综合性能系数只有2.8～3.1,而按33%的发电效率计算,我国热泵系统一次能源利用率只有93%,而在国外若按50%的发电效率计算,则其热泵系统一次能源利用率可达140%[8]。
在系统节能性方面,一般热泵系统的运行模式是小温差、大流量,温差范围一般控制在10℃以内,输送管线投资较大,由于水泵的能耗与流量成正比,同条件、达到同样的供热目的,热泵系统的输送能耗[9]至少要比传统的锅炉供热高出1.5倍以上,这会影响到系统的节能潜力。
基于此,本书通过建立热泵系统输送能耗比例与输送距离界限模型,利用资用能耗比摩阻与资用能耗比例之间的关系指导热泵系统设计,主要针对一次泵系统分析了在部分负荷下冷热水侧、水源侧系统的调节方法,为有效降低系统输送能耗比例提供一种思路。
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