热源塔热泵技术适应性与经济性研究文献综述

 2022-10-23 10:10
  1. 文献综述(或调研报告):

热泵在建筑暖通空调领域发挥着重要作用,目前应用最为普遍的是空气源热泵和水/地源热泵。但空气源热泵的性能会随着环境温度的降低而显著下降,并且在一定温度和湿度的范围内,蒸发器的表面结霜甚至会导致系统无法安全运行[1-2];而水/地源热泵受地质条件影响大,在部分地区冬夏两季取回热不平衡,长期使用存在隐患[3-4]。

近年来,在空气源热泵和水/地源热泵基础上发展起来了一种新型的热泵形式——热源塔热泵系统,它不仅能克服蒸发器的结霜问题,又不受地质条件的约束,已在我国南方部分地区示范推广,可为建筑冷热双供,具有显著的环保和经济效益[5-6];

热源塔热泵系统由热源塔和热泵机组组成,也被称为能源塔,源于冷却塔逆用吸热理论[7-9]。热泵系统以热源塔作为与空气换热的装置,在冬季利用冰点低于 0℃的防冻溶液作为能量的载体,提取蕴藏在空气中的低温热能,携带低温热能的溶液进入热泵机组的蒸发器,通过热泵循环完成制热;由于采用了低冰点的工质,空气不仅释放显热,其中的水蒸气还会凝结成液态而放出相变潜热,因此在空气含湿量大的地区更能体现出热源塔热泵系统的优越性。在夏季,热源塔起冷却塔的作用,工质由溶液改为水,与热泵机组的冷凝器连接实现制冷。从冷热源的角度来说,热源塔热泵是空气源热泵的一种,比传统空气源热泵增加了载冷剂与空气侧的二次换热环节;但由于采用了水/地源热泵机组,热源塔热泵又属于水/地源热泵的衍生品[10]。

目前,国内外对热源塔热泵的适用性和经济性研究主要以单个区域适用性和经济性分析为主。

宋应乾[9]等人分析了能源塔热泵的特点,将能源塔与其他空调方式进行了比较,认为在我国长江以南地区的新建建筑或既有建筑改造中,能源塔热泵是一种制冷制热设备的新选择;

苏湛航等人[11] 建立热源塔热泵系统实验台,通过实验研究了热源塔在北方冬季工况下的运行性能和其主要影响因素。实验证明热源塔在低温工况下是可以通过显热换热从空气中吸收热量以达到加热载热流体的目的,但是其运行不是很稳定,受环境因素的影响比较大;

许国强等人[5]将热源塔热泵技术与夏热冬暖地区传统空调供暖方式进行比较分析,认为热源塔热泵技术在夏热冬暖地区有其应用优势,全寿命周期内费用最低,运行稳定,是一种新的节能、环保类热泵空调形式;

郭超等人[12] 通过对株洲市某实际工程所采用的热源塔热泵系统进行测试分析,发现其在特定室外气象参数下的热湿交换效果良好,热源塔热泵在株洲地区适用;

熊磊,杨露露等人[13]通过对重庆市某实际工程所采用的热源塔热泵系统进行测试分析,认为其在重庆地区换热效率良好,适用于重庆地区;

随着数学建模技术的不断发展,研究人员已将建模与仿真技术应用于空调系统。建模是一个实际系统模型化的过程,是将实际系统简化以便于更好地分析系统的性能,是研究系统性能的重要前提和手段。模型的选择直接影响到系统的分析和执行的可行性。研究热源塔热泵的适用性时普遍采用数值模拟,建立试验台进行观测或利用软件进行相关计算,得出相关结论。

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