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产品|空气能和地热能在家禽业的应用分析——环保健康,节能增效,中裕科技,畜禽养殖一站式服务!

Kaleter中裕科技 2020-02-13 16:28:51

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一、空气能热泵基本简介

节能减排环境大趋势下,燃煤、燃气、燃油热水锅炉与时代环境发展主题相违背,正慢慢被限制使用,电锅炉由于效率较低,使得运行成本据高不下,太阳能热水器受天气影响较大。空气能热水机组是热水锅炉产品的理想替代品。空气能热泵是利用空气中的能量产生热能,通过输入少量高品位能源(电能),实现由低品位热能向高品位热能转移能。空气能热泵按照“逆卡诺”原理工作,通过压缩机系统运转工作,吸收空气中热量制造热水

空气能热泵

分类

压缩机的型式分:有全封闭和半封闭活塞式压缩机涡旋式压缩机半封闭螺杆式压缩机等。


机组容量大小分:有小型机组中大型机组


机组结构分:有整体式机组模块化机组


功能分:一般热泵机组 热回收机组蓄冷热机组

二、空气能热泵工作原理

空气能热泵

制热原理

压缩机将冷媒压缩,压缩后温度升高地冷媒,经过水箱中的冷凝器制造热水,热交换后的冷媒回到压缩机进行下一循环,在这一过程中,空气热量通过蒸发器被吸收导入冷媒中,冷媒再导入水中,产生热水。通过压缩机空气制热的新一代热水器,即空气能热泵热水器。形象地说,就是“室外机”像打气筒一样压缩空气,使空气温度升高,然后通过一种-17℃就会沸腾的液体传导热量到室内的储水箱内,再将热量释放传导到水中

空气能热泵

逆卡诺循环

逆卡诺循环是卡诺循环逆过程,低温时做功吸热,高温时做负功放热,将功转换为热。逆卡诺循环包括四个步骤,都为可逆过程:  ①绝热膨胀,在这个过程中系统对环境作功,降温;         ②等温膨胀,在这个过程中系统从低温环境中吸收热量,同时对环境做与该热量等量的功;                                                                 ③绝热压缩,在这个过程中系统对环境作负功,升温;                 ④等温压缩,系统恢复原来状态,在这个过程中系统向高温环境中放出热量,同时环境向系统做与该热量等量的功,即负功。 


三、空气能热泵在家禽业的应用

应用

为孵化场提供热水,供孵化厅制热采暖以及生活用水。 


中裕科技空气能安装案例

应用

应用于鸡舍,在南方冬季供暖需求较低的位置,可使用空气能提供热水,为舍内翅片管、暖风机等设备提供热源。

中裕科技供暖系统:翅片管/空调暖风机/笼养暖风机/欧式暖风机↑

空气能泵鸡舍供暖示意图

四、空气能热泵的优势

1. 安全:不用燃气,不会产生任何废气,不会发生爆炸;

2. 节能:与燃煤燃油燃气锅炉、电热水器相比,热泵热水器是热效率最高的热水器,耗用1kwh的电量可产生3kwh以上的热量;

3. 环保:相比燃煤供暖,不会对环境造成污染;

4. 安装简便:不受环境限制,可安装在房顶或室外空地,不须设置专用机房,维护成本低廉。

5. 经久耐用: 设备性能稳定,使用寿命达15年。

关注

为什么空气能热水温度只能到60℃?

空气能热水器的加热温度,决定于气态制冷剂(下面以常用的R22 为例)在压缩机出口的状态:压力1.5 Mpa ,温度 85℃ (不同的热泵和制冷剂,此参数也有所不同)。

由此可知,加热温度一般是不可能超过85℃的。

通常60℃的设置,主要是为了防止产生水垢

一般非软化水在60℃以上时更容易发生结垢现象,使盘管外附上水垢而影响氟循环的导热效率,或致水循环设备堵塞而不能使用,所以60℃是一个标准线。其实热泵水温是可以达到75-80℃的,因为受到压缩机和配管所能承受的压力影响,水温越高,压缩机所需做功越大,排气温度也越高,承受的压力也就越大。

所以,在电控设计时,一般只会把温度上限设置为60℃,以保护整个机组正常运行!超过60℃,或者是排气温度超过110℃(一般设置为110℃)自动保护关机!

空气能热泵的能效比与环境温度

绝对地说,环境温度越低能效比就越低并不科学,不同产品之间本身也有差异。但总体上来说存在三个特性段:

 一、低于某临界温度(比如为0℃)下(权且称为低温区),能效比损失较大且随着环境温度的下降其能效比下降速率呈增大趋势;

 二、在正常温度下(比如0-45℃)(权且称为常温区),空气能热泵最佳特性段,能效比可达到4且对应环境温度特性曲线比较平缓; 

三、在高于另一临界温度(比如45℃)以上,空气能热泵的能效比会继续增大,但其增大的速率却反而下降。 

五、运行费用对比

在供暖运行费用上,空气能热泵比天然气供暖节约32%

方案

示例

以山东青岛地区为例,每栋舍饲养80000只商品代肉鸡,饲养38天,空栏7天,全年总计需要的供暖量为3630868MJ。  

方案1,使用燃煤锅炉:(国家深入推行禁煤政策)

全年供暖费用=3630868MJx0.025元/MJ=9.1万元

方案2,使用直排式燃气加热器:

全年供暖费用=3630868MJx0.079元/MJ=28.7万元

方案3,使用空气能热泵供暖:

全年供暖费用=3630868MJx0.053元/MJ=19.2万元      

        结论:相比而言,燃煤供暖的成本最低,但人工成本高,并且全国多地已深入全面推行禁煤政策,而且还需要增加许多废气处理成本; 而空气能热泵与燃气供暖相比,平均每只鸡节约1.19元/年。


一、地源热泵基本简介

地源热泵属于中央空调的一种,地源热泵区别于传统中央空调,地源热泵原理主要是通过与地能进行换热,是一种十分节能环保的中央空调系统。地源热泵已受到了财政部、住房城乡建设部大力支持,许多城市和地区都在积极推广地源热泵。地源热泵是一种利用浅层地热能源(包括地下水、土壤或地表水等的能量)的既可供热又可制冷高效节能系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源(如电能),实现由低品位热能向高品位热能转移能

产品

标准

《水源热泵机组》GB/T19409-2003

《蒸汽压缩循环冷水(热泵)机组工商业用和类似用途的冷水    (热泵)机组》GB/T18430.1-2001

《制冷和供热用机械制冷系统安全要求》GB9237-2001

《冷水机组能效限定值及能源效率等级》GB19577-2004

设计

标准

《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005

《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012

《室外给水设计规范》GB50013

工程

标准

《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2009

《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》CJJ101

《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268

《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243

二、地源热泵工作原理

制热原理:冬季:当机组在制热模式时,就从土壤/水中吸收热量,通过压缩机和热交换器把大地的热量集中,并以较高的温度释放到室内。

制冷原理:夏季:当机组在制冷模式时,就从土壤/水中提取冷量,通过压缩机和热交换器把大地的热量集中,并入室内,同时将室内的热量排放到土壤/水中,达到制冷的目的。

地源热泵供暖工作原理

三、地源热泵在家禽业的应用

应用

1

用于孵化场大环境制冷或制热,取代燃煤锅炉和风冷模块机组

中裕科技某孵化场地源热泵环控系统案例↑

应用

2

应用于多种类型鸡舍,冬季可为舍内的翅片管、暖风机等设备提供恒定温度的热水;夏季,若水帘降温能力不足,可启动地源热泵协助降温,避免发生热应激。

中裕科技供暖系统:翅片管/空调暖风机/笼养暖风机/欧式暖风机↑

地源热泵鸡舍供暖示意图

四、地源热泵的优缺点

传统热泵空调从空气中提取冷热量面临一个矛盾:天气越热,空气就越热,从空气中提取冷量就越困难;同理,天气越冷,从空气中提取热量就越困难。所以,天越热,空调制冷效果越差;天越冷,空调制热效果越差,越费电。地源热泵是从大地里提取冷热量。由于大地吸收了47%的太阳能,所以较深的地层能常年保持恒定的地温13-20℃,因此地源热泵可克服空气源热泵的技术障碍,且效率大大提高。地下土壤的温度常年基本恒定,所以本系统的制冷制热不受环境温度变化的影响,并且制热时无化霜所导致的热量衰减,因此运行费用较低。 

优势

总结

(1)环保:可取代燃煤锅炉供暖,减轻环境压力;

(2)高效:通常消耗1kWh的能量,可得到4-5kWh的热量或冷量;

(3)供暖兼制冷:取代燃煤(或燃气)锅炉,节省制冷设备投资;

(4)安全:运行中无需燃烧,不产生有害气体,也不会发生爆炸;

(5)耐用:系统工况比常规系统好,因而减少维护,室内安装,不暴露在风雨中,机组寿命均在20年以上,地埋管选用聚乙烯和聚丙烯塑料管,寿命可达50年;

(6)可再生:地热能属于可再生能源,取之不尽。

五、运行费用对比

        在全国多地禁用燃煤锅炉条件下,使用天然气和地源热泵替代已成趋势,但在供暖运行费用上,地源热泵比天然气供暖节约48%。


方案

示例

以山东青岛地区为例,每栋舍饲养80000只商品代肉鸡,饲养38天,空栏7天,全年总计需要的供暖量为3630868MJ。  

方案1,使用燃煤锅炉:(国家深入推行禁煤政策)

   全年供暖费用=3630868MJx0.025元/MJ=9.1万元

方案2,直排式燃气加热器:

   全年供暖费用=3630868MJx0.079元/MJ=28.7万元

方案3,使用地源热泵供暖:

   全年供暖费用=3630868MJx0.041元/MJ=14.9万元

        结论:相比而言,燃煤供暖的成本最低,但人工成本高,全国多地已禁用,或者需要增加许多废气处理成本; 而地源热泵与燃气供暖相比,平均每只鸡节约1.725元/年。

中裕愿景

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