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中温热泵机组设计的制冷剂选择

时间: 2017-12-27 09:01  来源: 中国干燥设备网   作者: chinagzsb   点击:  

      作为一种节能环保的清洁能源设备,空气能热泵不仅可以充分利用工业余热,又能以远高于其他供热方式的效率(热泵系统循环效率一般为3.0以上)提供热能。工业余热经热泵利用后,能以较低的温度排放,减少了对环境的热污染;再次,应用热泵供热对减轻温室效应也有积极作用,与燃煤锅炉相比,其二氧化碳排放量可降低30%~50%。
      中高温热泵目前尚没有明确定义,只是因为制热出水温度高于普通热泵,而被称为中高温热泵。目前市场上绝大多数热泵采用的是R22制冷剂,该类热泵的工作范围:蒸发器出水不超过15℃,冷凝器出水不超过57℃。这是因为R22制冷剂的螺杆式压缩机能承受的最高蒸发温度一般为12.5℃(如果蒸发器进水20℃,则蒸发器出水15℃,那么按照2.5℃换热温差考虑,则蒸发温度12.5℃,达到压缩机允许的极限);压缩机最高工作压力2.5MPa,这是R22在60℃冷凝温度下冷凝压力即达到2.4MPa决定的。因此,把采用R22制冷剂的,蒸发器出水极限15℃的热泵,称之为普通热泵或者常温热泵。中高温热泵在工业和生活领域有着更广泛的应用,如区域供暖、医用热水、石油降粘等等,对于现在常用的热泵工质R22,R134a等,当冷凝温度为70℃时,其饱和压力分别达到3.00MPa和2.12MPa。由于工质本身的这种性质和一些相关技术问题,现有的采用R22的热泵机组的供热温度最高只能接近57℃,采用R134a的热泵机组的供热温度最高可能达到67℃。因此,目前应用于常温热泵的工质(主要是R22或其替代物,如R407C、R410A等),在中高温工况下的压力过高,COP过低,同时考虑价格因素,不适用于中高温热泵系统。
      目前,GB18430.1-2007规定冷水机组额定工况冷冻水出水温度为7℃,尚未有利用工业余热的中温水源热泵的国家标准。在本优化方案中,工业余热水及中温热水流量保持不变,同时调节工业余热水的进水温度保持在25℃。
      改变冷凝器热水出水温度,对机组的各项性能进行计算分析,R22、R34a机组各项性能参数随冷凝器出水温度变化结果表明,随着冷凝器出水温度的降低,两个模块的COP和综合COP均随之增加。故适当降低热泵机组的出水温度,机组的效率将会更高。
      冷凝器热水出水温度保持在65℃、55℃,机组热源水进水温度从25℃降低为15℃,R22、R34a机组各项性能参数随热源水出水温度变化曲线。结果表明,随着热源水出水温度的降低,两个机组的COP和综合COP均随之降低。故适当提高热泵机组蒸发器的出水温度,机组的效率将会更高,本项目基于制冷剂成本的考虑,采用机组R22制冷剂制热55℃工况。
冷凝器
      中温水源热泵机组利用工业余热,将R22、R134a制冷剂系统的冷凝器进行串联,分两级提高热水出水温度,与常规水源热泵机组一次性将热水温度提升到65℃相比,机组COP可提升约15%。通过系统的优化组合匹配,在满足连续稳定供应65℃热水的同时,可以有效减少项目的初投资,降低运行费用,为企业、住宅等冬季采暖提供环保、安全的热源。
 
(责任编辑:chinagzsb)
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