摘要：水源(yuan)熱(re)泵供暖(nuan)(nuan)系統可以將水的(de)(de)(de)(de)低(di)品位熱(re)能加以利(li)用(yong)，是(shi)一種節能環保(bao)的(de)(de)(de)(de)能源(yuan)利(li)用(yong)方(fang)式，但水源(yuan)熱(re)泵的(de)(de)(de)(de)經濟(ji)性(xing)受其COP值的(de)(de)(de)(de)影響很大，在影響COP值的(de)(de)(de)(de)各種因素中，供水溫(wen)度的(de)(de)(de)(de)高低(di)是(shi)一個可以適當調整的(de)(de)(de)(de)、非(fei)常重要的(de)(de)(de)(de)因素。為兼顧供暖(nuan)(nuan)效果和經濟(ji)性(xing)，本文通過對某一采用(yong)全(quan)空氣處理(li)機進行(xing)采暖(nuan)(nuan)空調的(de)(de)(de)(de)商業(ye)建(jian)筑和采用(yong)低(di)溫(wen)地板輻射采暖(nuan)(nuan)的(de)(de)(de)(de)建(jian)筑的(de)(de)(de)(de)分析，認為45℃是(shi)寒冷(leng)地區較為經濟(ji)、合理(li)的(de)(de)(de)(de)采暖(nuan)(nuan)供水溫(wen)度。

關鍵(jian)詞：水源(yuan)熱(re)(re)泵，制熱(re)(re)性能系(xi)數，COP，供(gong)暖，供(gong)水溫(wen)度

引言

因為水(shui)源(yuan)熱泵供(gong)暖系統能(neng)(neng)夠(gou)將(jiang)通常情(qing)況下不能(neng)(neng)被直接利用的(de)(de)低(di)位(wei)熱能(neng)(neng)從水(shui)源(yuan)（如地下水(shui)，湖水(shui)，海水(shui)，城市污(wu)水(shui)或工業廢水(shui)等等）中取出，提(ti)升(sheng)后并加以(yi)(yi)利用，具有(you)良好的(de)(de)節能(neng)(neng)環保特性，故近年來在國內的(de)(de)研究及應用愈來愈多。本文(wen)擬(ni)針對利用水(shui)源(yuan)熱泵系統進行供(gong)暖時(shi)，其供(gong)水(shui)溫度的(de)(de)選擇問題進行分析討論，以(yi)(yi)便使(shi)該系統的(de)(de)優越(yue)性得到最大限度的(de)(de)發揮(hui)。

供水溫度對水源熱泵機組運行的影響

在(zai)冬季供暖工況下，如(ru)果水源(yuan)熱泵低溫熱源(yuan)側的(de)(de)進出(chu)口水溫不變，則水源(yuan)熱泵的(de)(de)供水溫度(du)越(yue)高(gao)，其(qi)制熱性能系數(shu)（COP值）就越(yue)低，提(ti)供相(xiang)同的(de)(de)熱量所需的(de)(de)運(yun)行費用就會越(yue)高(gao)。以某(mou)一廠(chang)(chang)家HP—4000型(xing)機組為例，通過(guo)對廠(chang)(chang)家測試數(shu)據(ju)的(de)(de)回(hui)歸分析，我們可以得(de)到如(ru)下的(de)(de)COP值關(guan)系式：

COP=38.136Δt-0.633（1）

其中，Δt=熱(re)泵(beng)機組采暖(nuan)用熱(re)水(shui)側水(shui)的平均(jun)溫(wen)度(du)－熱(re)泵(beng)機組低溫(wen)水(shui)源側水(shui)的平均(jun)溫(wen)度(du)，即：

Δt=(th,i+th,o)/2－(tc,i+tc,o)/2

th,i——熱泵(beng)機(ji)組供暖用(yong)熱水的回水溫度，℃；

th,o——熱泵機組(zu)供暖用熱水的(de)供水溫度，℃；

tc,i——熱(re)泵機組低溫(wen)(wen)熱(re)源側的進水溫(wen)(wen)度，℃，這里取(qu)10℃；

tc,o——熱泵機(ji)組低溫熱源側的出水溫度(du)，℃，這(zhe)里取(qu)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(zhong)看到，當低溫(wen)熱(re)源側水(shui)的進、出口溫(wen)度(du)不(bu)變時，熱(re)泵(beng)機組的供(gong)水(shui)溫(wen)度(du)和供(gong)、回水(shui)溫(wen)度(du)的差值對機組的COP值都有(you)影響，但供(gong)水(shui)溫(wen)度(du)的影響更大一些(xie)，這也說明熱(re)泵(beng)供(gong)水(shui)溫(wen)度(du)的選(xuan)擇更加重要。

合理的熱泵供水溫度的選擇

通過(guo)上面的(de)計(ji)算與(yu)分析可知，利用水(shui)源熱(re)(re)泵機組(zu)進(jin)行冬季(ji)供暖時(shi)，供水(shui)溫(wen)度越(yue)低(di)，機組(zu)的(de)COP值越(yue)大，經(jing)濟(ji)性越(yue)好，但供水(shui)溫(wen)度也不(bu)能(neng)過(guo)低(di)，否則將導致末端散(san)熱(re)(re)設備過(guo)大或無(wu)法滿足散(san)熱(re)(re)設備對供水(shui)溫(wen)度的(de)內在要求(qiu)。顯(xian)然，合理(li)的(de)供水(shui)溫(wen)度應該是既能(neng)滿足用戶的(de)用熱(re)(re)需求(qiu)，同時(shi)又有(you)最佳的(de)經(jing)濟(ji)性。下面將結合兩種典(dian)型的(de)、經(jing)常與(yu)水(shui)源熱(re)(re)泵系統(tong)相結合的(de)采暖方式，分別加以討論(lun)。

2.1采用全空氣處(chu)理機進行采暖與(yu)空調的建筑

這里以(yi)大(da)(da)連市某一工程為例來討論。大(da)(da)連地區的建(jian)筑(zhu)物，其夏季的冷負荷(he)指(zhi)標通常(chang)都大(da)(da)于冬季的熱(re)負荷(he)指(zhi)標，本(ben)工程也(ye)不例外，冷、熱(re)負荷(he)指(zhi)標分別為150w/m2和100w/m2。由(you)于單位面積的冷負荷(he)大(da)(da)于熱(re)負荷(he)，故在選擇空(kong)氣(qi)處(chu)(chu)理機(ji)的時候，應根據夏季的冷負荷(he)來進(jin)行。現以(yi)一臺額定處(chu)(chu)理風量為10000m3/h的空(kong)氣(qi)處(chu)(chu)理機(ji)為例進(jin)行計(ji)算：

該機組在(zai)標準制冷工(gong)況(kuang)下(xia)的(de)額定(ding)制冷量(liang)為(wei)70kw，我們按(an)150w/m2的(de)冷負荷指(zhi)標選定(ding)一個該空氣處理機剛好能夠(gou)承擔的(de)基本空調單(dan)元，其(qi)面積為(wei)M，則M=70×103/150=467（m2）；而該空調單(dan)元上的(de)熱負荷為(wei)Qh=100×467=46.7(kw)，當該空氣處理機的(de)處理風量(liang)為(wei)10000m3/h，空氣進(jin)口(kou)溫(wen)度為(wei)20℃時，其(qi)在(zai)不同的(de)供、回(hui)水溫(wen)度下(xia)的(de)制熱量(liang)見(jian)下(xia)表2：

根(gen)據表(biao)2，即使供水溫度(du)為(wei)(wei)40℃，空氣(qi)處理機的(de)(de)(de)(de)制熱量也滿足了(le)室(shi)內熱負荷（46.7kw）的(de)(de)(de)(de)需要，但是，對(dui)(dui)于全空氣(qi)系統來講，冬季室(shi)外(wai)新(xin)風的(de)(de)(de)(de)熱負荷也應該由空氣(qi)處理機來承擔，對(dui)(dui)于一般的(de)(de)(de)(de)舒適性(xing)空調(diao)系統，新(xin)風量經常占總(zong)送(song)風量的(de)(de)(de)(de)10~20%，這里(li)應按不利的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)來考慮，即新(xin)風百分比為(wei)(wei)20%，此(ci)時由新(xin)風所帶來的(de)(de)(de)(de)熱負荷（大連(lian)地區冬季空調(diao)室(shi)外(wai)空氣(qi)計算溫度(du)為(wei)(wei)－14℃，相(xiang)對(dui)(dui)濕度(du)58%，室(shi)內空氣(qi)溫度(du)取(qu)為(wei)(wei)20℃，相(xiang)對(dui)(dui)濕度(du)60%）為(wei)(wei)：

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

故空氣處理(li)機實際(ji)應承擔的(de)熱(re)負荷(he)為Qh+Qo=46.7+22.9=69.6(kw)。從表2中可知，空氣處理(li)機的(de)供水(shui)溫(wen)(wen)度(du)至(zhi)少應為45℃，另外，通過對水(shui)源熱(re)泵經濟(ji)性(xing)的(de)模擬(ni)分析[1]，我們也(ye)得出了供水(shui)溫(wen)(wen)度(du)越(yue)(yue)低，經濟(ji)性(xing)越(yue)(yue)好(hao)(hao)的(de)結論，但45℃是否就是經濟(ji)合理(li)的(de)選擇(ze)呢(ni)？我們認為還應校核空氣處理(li)機的(de)出風（或送(song)風）溫(wen)(wen)度(du)，即為避免可能出現的(de)冷(leng)吹風感，送(song)風溫(wen)(wen)度(du)最好(hao)(hao)還要高于人(ren)體的(de)平均皮(pi)膚溫(wen)(wen)度(du)。根據RohleshNevins的(de)關(guan)于人(ren)體平均皮(pi)膚溫(wen)(wen)度(du)tsk的(de)實驗(yan)回歸(gui)公(gong)式[2]：

結論與建議

3.1結論

通(tong)過本文的計算與(yu)分析,可得到如下結論:

（1）對于位于象大(da)連這樣寒冷(leng)地區的建(jian)筑，如果(guo)采用(yong)水(shui)源熱泵系統進(jin)行(xing)全(quan)年的空調和采暖(nuan)，當(dang)末端設備采用(yong)全(quan)空氣處理機時，冬季時熱泵的供(gong)、回水(shui)溫(wen)度(du)最好選為45/40℃，以取(qu)得最佳的經濟效(xiao)果(guo)；

（2）對(dui)于采(cai)用(yong)低溫(wen)地(di)板輻射采(cai)暖(nuan)的建(jian)筑，熱水(shui)供、回水(shui)溫(wen)度(du)為(wei)45/40℃或45/35℃時(shi)，一般都可(ke)以滿足(zu)供暖(nuan)要求(qiu)。也就是說，對(dui)于采(cai)用(yong)水(shui)源(yuan)熱泵機組供暖(nuan)的建(jian)筑，采(cai)暖(nuan)熱水(shui)的供水(shui)溫(wen)度(du)為(wei)45℃時(shi)，既能滿足(zu)冬季供暖(nuan)要求(qiu)，又(you)能獲得(de)良好的經濟(ji)效益。

3.2建議

（1）由于(yu)(yu)水源(yuan)熱泵(beng)系(xi)統具有節能與(yu)環(huan)保(bao)的特點(dian)[1]，故對于(yu)(yu)附近有低(di)溫水源(yuan)地區的建筑(zhu)，若其全年需要空(kong)調與(yu)采暖，建議(yi)優先考(kao)慮水源(yuan)熱泵(beng)系(xi)統作(zuo)為該建筑(zhu)暖通空(kong)調系(xi)統的冷熱源(yuan)；

（2）嚴寒地區，如采(cai)用水(shui)(shui)源熱泵系(xi)統進行采(cai)暖與空調，其冬季的(de)供水(shui)(shui)溫度(du)可參照本文中的(de)方法進行校核(he)，選取(qu)能夠滿足建筑采(cai)暖要求的(de)，并盡可能低的(de)供水(shui)(shui)溫度(du)作(zuo)為供暖設計(ji)供水(shui)(shui)溫度(du)。

參考文獻
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