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9月24日,美国地下水信托基金(AGWT)地热研讨会在亚特兰大ASHRAE总部举行。AGWT促进全球不同技术的研讨会,为建筑师、工程师和承包商提供继续教育学分。暖通空调和管道专业人员对这个车间非常感兴趣,因为总部大楼是一个生活实验室,安装了两种不同类型的暖通空调系统:一层是可变制冷剂流量(VRF)系统,二层是地热热泵(GHP)系统。
ASHRAE建筑信息来自ASHRAE杂志2014年9月和12月的技术特征:ASHRAE总部暖通空调系统的性能
在暖通空调行业,基于流体力学的暖通空调系统从一开始就一直是设计的基础。近年来,技术的进步使变制冷剂流量(VRF)系统发展成为一种更加可靠的技术。VRF系统的范围从单一或包装系统,系统与多个蒸发器,并通过制冷剂管线相互连接。由于与变速压缩机相关的高效率能够匹配它们所服务的建筑物的负载,在某些情况下可能会声称具有显着的能效等级,这可能会使我们这些试图为我们的应用选择最佳HVAC系统的人感到困惑。
ASHRAE总部有两层,一楼和二楼有类似的空调区域,二层(15,558平方英尺)设计了地热暖通空调系统,一楼(18,226平方英尺)设计了可变制冷剂流量(VRF)系统。该建筑有一个专门的室外空气系统(DOAS),为两层楼提供新鲜空气。
2008年,ASHRAE总部进行了一次重大改造,目的是评估可持续建筑的能源性能。其中包括照明、太阳能光伏和绝缘等方面的改进。为了方便报告性能,我们在大楼内安装了1600多个传感器来监测暖通空调的性能。数据记录仪一直被用来提供历史数据,它们今天继续提供数据。有了所有可用的数据,这只是时间问题……
2013年,来自橡树岭国家实验室(ORNL)和俄克拉荷马州立大学(OSU)的研究团队签约评估ASHRAE大楼暖通空调系统的性能。Xiaobing Liu博士和J.D. Spitler博士合作处理这些数据。这些研究人员一直在研究控制ASHRAE建筑温度的VRF和GHP的相对性能。另一位暖通空调专家Greg Cunniff与人合著了《现代地热暖通空调工程与控制应用》(McGraw-Hill Professional, 2013)一书,并对可变制冷系统发表了一些评论。在第14章中,Cunniff说VRF系统声称即使在加热气候下,它们也不需要备用热(与GHPs在没有备用热的情况下运行的能力有关)。然而,他们通过将压缩机的速度加快一倍来实现这一目标,从而在较低的环境温度下产生更高的加热能力。
经许可转载:现代地热暖通空调工程与控制应用,麦格劳-希尔专业版,ISBN 0071792686/9780071792684,作者:Jay Egg, Greg Cunniff, Carl Orio
这是以牺牲效率为代价的。如果变速压缩机在减速时效率较高,则在提速时效率较低。此信息不由VRF制造商发布。然而,这可以从2011年供暖月份的月度细目中看出。供暖消耗的差异比AHRI HSPF评级所显示的要大。地热系统和VRF系统在能源消耗上的最大区别不是冷却,而是加热。书中的一个数字说明了在寒冷气候下需要为VRF冷凝器建造一个加热的机械室。
另外,化学制冷剂必须以更高的速度移动,以便夹带(或移动)润滑压缩机所需的冷冻油。这意味着比水基水力系统每BTU更大的泵送功率消耗。坎尼夫在第十四章发表的表格说明了这一点。不过,坎尼夫说,制造商使用的是可能被认为具有误导性的季节性能源效率评级(SEER)。这些通常是令人困惑的,因为季节性评级与GHPs的标准能源效率评级(EER)系统在很大程度上不同。为了更进一步,Greg重新评估了几个系统的综合能源效率等级(IEER)和综合零件负载值(IPLV)。这些数值综合了风机和泵等所有外围能耗。
回到ASHRAE大楼,Liu博士和Spitler博士发现,当他们将GHP和VRF系统的功耗与每个系统的建筑面积进行标准化时,两年内GHP系统的能耗(kWh/ft2)比VRF系统少44%。美国能源部证实,地热热泵是最有效和最舒适的供暖和制冷技术之一,因为它们利用地球的自然热量提供供暖、制冷,通常还可以加热水。地源热泵系统的平均寿命为20年,加上热泵本身的预期寿命。此外,它们在建筑物内部空间和地面之间移动的能量是其消耗能量的三到五倍。
信息来自美国能源部地热热泵指南
行业利益相关者创建了一个网站,提供大量资源,向公众宣传地热热泵。地热日网站,www.geothermalday.com,旨在提高人们对地热能的环境和经济效益及其在建设一个清洁和安全的能源未来方面的重要作用的认识。我们邀请行业合作伙伴、社区、企业和教育工作者共同努力,进一步了解和接受地热技术作为一种无限的可再生能源形式。加入我们,共同创造和分享教育资源,并参与当地社区和在线的互动活动。
特别感谢PixyJackPress和Donal Blaise Lloyd(作者)使用了“Geo Power”一书中的插图。
Jay蛋是地热顾问、作家和egg地热公司的老板。他与人合著了两本由McGraw-Hill Professional出版的地热暖通空调系统教科书。可以联系到他jayegg.geo@gmail.com.