采集凝固熱的環(huán)境水源熱泵系統(tǒng)

【學員問題】凝固換熱計算及凝固換熱器的特性？

【解答】凝固換熱是一種相變換熱，對FHE內(nèi)的凝固換熱，只關心一個除冰周期內(nèi)的平均換熱性能。研究表明，凝固換熱量不僅與兩側流體的總溫差和對流總熱阻有關，而且與該溫差和熱阻的分配方式有關，降低冷媒側溫度和熱阻將極大地提高凝固換熱系數(shù)。關于凝固換熱的計算，可參考文獻[4].研究表明，凝固換熱器與其它相變換熱器的換熱性能類似，即改變冷水側（相變側）的參數(shù)對換熱總量的影響很小，例如順流與逆流對換熱量基本沒有影響，改變冷水的流量和進口溫度也基本不影響換熱量。對換熱量有重大影響的因素是凍結過冷度和除冰周期。凝固換熱器的除冰周期一般在1min左右。如果假設冷水側的水溫恒定為零，忽略冷水側的顯熱釋放，這將給凝固換熱器的計算帶來很大的簡便。

以上內(nèi)容均根據(jù)學員實際工作中遇到的問題整理而成，供參考，如有問題請及時溝通、指正。

【學員問題】凝固潛熱型熱泵的綜合性能？

【解答】COP是熱泵技術的生命力所在，從節(jié)能角度考慮，必須保證熱泵系統(tǒng)具有較高的全年平均性能系數(shù)。一提到提取凝固潛熱，人們很容易想到較低的蒸發(fā)溫度和機組COP，從而懷疑凝固潛熱型熱泵的可行性。實際上凝固潛熱型熱泵的全年平均性能系數(shù)仍然較高，完全滿足節(jié)能要求。下面將從幾個方面對這一問題進行說明：

（1）在北方嚴寒地區(qū)，即使是在提取凝固潛熱的條件下運行，凝固潛熱型熱泵系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度也要比空氣源熱泵的蒸發(fā)溫度高出許多，與土壤源熱泵的蒸發(fā)溫度相當，如果再考慮傳熱系數(shù)要高出數(shù)十至數(shù)百倍，可以毫不夸張地說，在北方地區(qū)，凝固潛熱型熱泵性能方面要比空氣源和土壤源熱泵更優(yōu)越。

（2）文獻報道，荷蘭Delft大學的J.W.Meewisse在利用流化床法制取冰漿時，換熱器的傳熱系數(shù)可達1768W/（㎡℃），平均COP可達3.4，通過對制冷劑循環(huán)的理論計算不難驗證3.4的性能系數(shù)也是可信。如果系統(tǒng)設計正確，系統(tǒng)的最不利COP可達3.4，說明凝固潛熱型熱泵的性能完全是可以接受的。

（3）上面所說的COP只是全年的最低COP.實際情況是熱泵系統(tǒng)大部分時間并非在最不利條件下運行，在水溫較高（或負荷較?。┑拇蟛糠謺r段（甚至全部時段），無須提取凝固潛熱，那么此時的COP與普通的地下水源熱泵、地埋管土壤源熱泵的COP是相當?shù)?。因此就全年平均COP來看，凝固潛熱型熱泵并不會很低。這么看來提取凝固潛熱措施也只是為了保證地表水源熱泵全年都可以正常運行的一個安全措施。

（4）為了確定凝固潛熱型熱泵全年平均COP，課題組根據(jù)氣象參數(shù)庫，建立了江河類和湖泊類兩類地表水的冬季簡化水溫模型，分別對天津和哈爾濱地區(qū)的凝固潛熱型熱泵機組的供熱性能進行了模擬，得到天津地區(qū)采暖季平均COPh為3.77，哈爾濱地區(qū)為3.70.詳細內(nèi)容請參考文獻。雖然是模擬值，卻也說明凝固潛熱型熱泵還是具有較大的節(jié)能優(yōu)勢。

以上內(nèi)容均根據(jù)學員實際工作中遇到的問題整理而成，供參考，如有問題請及時溝通、指正。