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空气源热泵地暖系统

发表时间:2020-05-11 22:54 文章出处:东莞热水工程网

  空气源热泵地暖系统由空气源热泵机组,地暖系统,以及备用热源组成。该系统运行时,流出地暖热水盘管中的热水,在机组的冷凝器中,与进入蒸发器内的制冷剂蒸汽进行热交换,之后重新进入地暖系统的热水盘管中进行供热。

空气源热泵地暖系统

  热管与空气源热泵的匹配

  热管是一种具有极高导热性能的传热元件,可以在无须外加任何作用力的条件下,将大量熱量通过很小的横截面积远距离传送。文中选取的热管为铜-水常温热管,充液量为热管腔体总体积的1/8~1/5,作为地暖系统的末端装置。该热管与空气源热泵地板暖具有良好的匹配性,原因为:

  (1)常用空气源热泵机组的额定出水温度为55℃,最高出水温度为60℃,满足地暖的温度不高于60℃的要求,常温铜—水热管的温度范围为30~250℃,所以,热管和空气源热泵地暖在温度方面具有良好的吻合性。

  (2)空气源热泵具有高效节能、无污染等优点,而热管也具有较高的导热性和优良的等温性,现将两者结合运用在地板采暖系统,可以得到一个更优化的地板采暖系统。

  (3)空气源热泵机组出水温度的增高制约空气源热泵机组的制热能力,而热管具有高传热性,可以快速降低水温,两者结合可以提高空气源热泵机组的制热能力。

  (4)热管是每一个都分散布置的,某一根热管出现问题不会影响其他热管的工作,相比于聚乙烯地盘管,热管用于供暖的检修也较为方便。

  数值模拟结果及空气源热泵能效比分析

  通过分析建筑图纸,确定房间的地板构造以及房间的大小位置,在地板构造中的填充层中敷设的是直径为20mm的塑料管,作为地暖的加热盘管。

  1、供水温度不同时的数据分析

  运用Fluent软件对三维地板模型进行模拟计算,分别取加热盘管的供水温度为35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃六种温度进行模拟。在上述条件下,统一设置入口流速为0.3m/s。低温地暖系统的地板温度分布有三个明显的区域,一个是中心区域,盘管敷设和靠近围护结构的区域。其中中心区域温度较低,主要原因是房间采用回折型方式敷设,管间距从外向内敷设,受到房间尺寸影响,房间的中心区域很可能满足不了200mm的管间距,因为中间区域的管间距较大。对于靠近围护结构的温度分布来看,与内墙相邻的地板表面温度较高,与外墙相邻的地板表面温度较低。

  2、供回水温差下不同时的数据分析

  运用Fluent软件对三维地板模型进行模拟计算,分别取供回水温度差为5℃、7℃、9℃三种情况进行模拟。对供回水温差进行深入分析时,得出供暖系统在运行过程中的成本控制及热流密度分布情况,同时供回水温差的大小将对房间内的温度分布产生较大影响。供回水温差应小于或等于10℃且不宜小于5℃,通过改变出口温度从而来控制温差。a)温差5℃b)温差7℃c)温差9℃随着供回水温差的不断增大,地板表面的平均温度几乎没有变化,不过地板表面相对应的温度均匀性变差。虽然在增大供回水温差时,辐射地板表面的平均温度的变化不大,但是辐射地板表面的中间区域出现了一定局部温降的相关情况,原因在于回折型盘管敷设方式,供回水在中间区域的平均温度达到了最小值。

  3、流速不同时的数据分析

  为使水流具有一定的速度且可以把水中所带有的空气排出,根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》的规定可知,在无坡度敷设时,加热盘管内水流速度不得小于0.25m/s,从而避免空气的聚集,影响供暖效果。因此本文在固定管间距为200mm的情况下,模拟实验中分别设置管内水流速为0.3m/s、0.4m/s、0.5m/s来进行分析比较。地板表面的整体温度也有所提高,地板表面的温度分布形状基本没有变化。根据数据可知,随着加热盘管内的水流速增大,地板表面的热流密度及平均温度均有所升高。尤其是当入口流速变为0.5m/s时,整体地板温度会出现明显温升,说明流速增大对地板表面温度有影响。由于减小水流速度可减少系统中水泵能耗,因此在加热盘管内的水流速可以将管内的空气带走防止聚集时,应该尽可能的减小水流速,从而可以达到进一步节能的目的,也能使地板表面温度分布更加均匀。

  当室外温度比较低时,为保证空气源热泵地暖系统满足室内供暖需求,可以与相变蓄热技术相结合,稳定的对室内提供热量。空气源热泵地暖系统具有较强的供热与节能效果,在北方采暖地区具有积极意义。

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