摘要：水源熱泵供暖系統(tǒng)可以將水的低品位熱能加以利用，是一種節(jié)能環(huán)保的能源利用方式，但水源熱泵的經(jīng)濟性受其COP值的影響很大，在影響COP值的各種因素中，供水溫度的高低是一個可以適當調(diào)整的、非常重要的因素。為兼顧供暖效果和經(jīng)濟性，本文通過對某一采用全空氣處理機進行采暖空調(diào)的商業(yè)建筑和采用低溫地板輻射采暖的建筑的分析，認為45℃是寒冷地區(qū)較為經(jīng)濟、合理的采暖供水溫度。

關鍵詞：水源熱泵，制熱性能系數(shù)，COP，供暖，供水溫度

引言

因為水源熱泵供暖系統(tǒng)能夠?qū)⑼ǔＧ闆r下不能被直接利用的低位熱能從水源（如地下水，湖水，海水，城市污水或工業(yè)廢水等等）中取出，提升后并加以利用，具有良好的節(jié)能環(huán)保特性，故近年來在國內(nèi)的研究及應用愈來愈多。本文擬針對利用水源熱泵系統(tǒng)進行供暖時，其供水溫度的選擇問題進行分析討論，以便使該系統(tǒng)的優(yōu)越性得到最大限度的發(fā)揮。

供水溫度對水源熱泵機組運行的影響

在冬季供暖工況下，如果水源熱泵低溫熱源側的進出口水溫不變，則水源熱泵的供水溫度越高，其制熱性能系數(shù)（COP值）就越低，提供相同的熱量所需的運行費用就會越高。以某一廠家HP—4000型機組為例，通過對廠家測試數(shù)據(jù)的回歸分析，我們可以得到如下的COP值關系式：

COP=38.136Δt-0.633（1）

其中，Δt=熱泵機組采暖用熱水側水的平均溫度－熱泵機組低溫水源側水的平均溫度，即：

Δt=(th,i+th,o)/2－(tc,i+tc,o)/2

th,i——熱泵機組供暖用熱水的回水溫度，℃；

th,o——熱泵機組供暖用熱水的供水溫度，℃；

tc,i——熱泵機組低溫熱源側的進水溫度，℃，這里取10℃；

tc,o——熱泵機組低溫熱源側的出水溫度，℃，這里取5℃；

由回歸關系式（1）可以得到在低溫熱源側水的進、出口溫度不變的情況下，不同的采暖供、回水溫度時，水源熱泵機組的COP值，見表1。
 
從表1中看到，當?shù)蜏責嵩磦人倪M、出口溫度不變時，熱泵機組的供水溫度和供、回水溫度的差值對機組的COP值都有影響，但供水溫度的影響更大一些，這也說明熱泵供水溫度的選擇更加重要。

合理的熱泵供水溫度的選擇

通過上面的計算與分析可知，利用水源熱泵機組進行冬季供暖時，供水溫度越低，機組的COP值越大，經(jīng)濟性越好，但供水溫度也不能過低，否則將導致末端散熱設備過大或無法滿足散熱設備對供水溫度的內(nèi)在要求。顯然，合理的供水溫度應該是既能滿足用戶的用熱需求，同時又有最佳的經(jīng)濟性。下面將結合兩種典型的、經(jīng)常與水源熱泵系統(tǒng)相結合的采暖方式，分別加以討論。

2.1采用全空氣處理機進行采暖與空調(diào)的建筑

這里以大連市某一工程為例來討論。大連地區(qū)的建筑物，其夏季的冷負荷指標通常都大于冬季的熱負荷指標，本工程也不例外，冷、熱負荷指標分別為150w/m2和100w/m2。由于單位面積的冷負荷大于熱負荷，故在選擇空氣處理機的時候，應根據(jù)夏季的冷負荷來進行。現(xiàn)以一臺額定處理風量為10000m3/h的空氣處理機為例進行計算：

該機組在標準制冷工況下的額定制冷量為70kw，我們按150w/m2的冷負荷指標選定一個該空氣處理機剛好能夠承擔的基本空調(diào)單元，其面積為M，則M=70×103/150=467（m2）；而該空調(diào)單元上的熱負荷為Qh=100×467=46.7(kw)，當該空氣處理機的處理風量為10000m3/h，空氣進口溫度為20℃時，其在不同的供、回水溫度下的制熱量見下表2：

根據(jù)表2，即使供水溫度為40℃，空氣處理機的制熱量也滿足了室內(nèi)熱負荷（46.7kw）的需要，但是，對于全空氣系統(tǒng)來講，冬季室外新風的熱負荷也應該由空氣處理機來承擔，對于一般的舒適性空調(diào)系統(tǒng)，新風量經(jīng)常占總送風量的10~20%，這里應按不利的情況來考慮，即新風百分比為20%，此時由新風所帶來的熱負荷（大連地區(qū)冬季空調(diào)室外空氣計算溫度為－14℃，相對濕度58%，室內(nèi)空氣溫度取為20℃，相對濕度60%）為：

Qo=cp·ρ·V·Δt=1.01×1.2×10000×20%×(20+14)/3600=22.9(kw)

故空氣處理機實際應承擔的熱負荷為Qh+Qo=46.7+22.9=69.6(kw)。從表2中可知，空氣處理機的供水溫度至少應為45℃，另外，通過對水源熱泵經(jīng)濟性的模擬分析[1]，我們也得出了供水溫度越低，經(jīng)濟性越好的結論，但45℃是否就是經(jīng)濟合理的選擇呢？我們認為還應校核空氣處理機的出風（或送風）溫度，即為避免可能出現(xiàn)的冷吹風感，送風溫度最好還要高于人體的平均皮膚溫度。根據(jù)RohleshNevins的關于人體平均皮膚溫度tsk的實驗回歸公式[2]：

結論與建議

3.1結論

通過本文的計算與分析,可得到如下結論:

（1）對于位于象大連這樣寒冷地區(qū)的建筑，如果采用水源熱泵系統(tǒng)進行全年的空調(diào)和采暖，當末端設備采用全空氣處理機時，冬季時熱泵的供、回水溫度最好選為45/40℃，以取得最佳的經(jīng)濟效果；

（2）對于采用低溫地板輻射采暖的建筑，熱水供、回水溫度為45/40℃或45/35℃時，一般都可以滿足供暖要求。也就是說，對于采用水源熱泵機組供暖的建筑，采暖熱水的供水溫度為45℃時，既能滿足冬季供暖要求，又能獲得良好的經(jīng)濟效益。

3.2建議

（1）由于水源熱泵系統(tǒng)具有節(jié)能與環(huán)保的特點[1]，故對于附近有低溫水源地區(qū)的建筑，若其全年需要空調(diào)與采暖，建議優(yōu)先考慮水源熱泵系統(tǒng)作為該建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源；

（2）嚴寒地區(qū)，如采用水源熱泵系統(tǒng)進行采暖與空調(diào)，其冬季的供水溫度可參照本文中的方法進行校核，選取能夠滿足建筑采暖要求的，并盡可能低的供水溫度作為供暖設計供水溫度。

參考文獻
1 金招芬，朱穎心.建筑環(huán)境學.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001，12
1陸亞俊，馬最良，鄒平華.暖通空調(diào).北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002
3采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范.GBJ19-87(2001年版).北京：中國計劃出版社.
4劉宇，趙先智.低溫熱水地板輻射供暖輻射板面散熱量計算.暖通空調(diào)新技術4.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002

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