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水源熱泵系統(tǒng)

個舊大型水源熱泵，水源熱泵系統(tǒng)主要由水源熱泵裝置、循環(huán)水泵、冷卻塔及輔助熱源幾大部分組成。系統(tǒng)有節(jié)省能源、施工方便、節(jié)省空間、適用范圍、運行可靠、便于管理、耗電大等特點。此外，水源熱泵系統(tǒng)的控制比起*空調(diào)系統(tǒng)而言簡單得多，其機組本身帶有比較完善的自控系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備。

原理

個舊大型水源熱泵在制冷狀態(tài)下，水源源熱泵機組內(nèi)的壓縮機對冷媒做功，使其進(jìn)行汽-液轉(zhuǎn)化的循環(huán)。通過蒸發(fā)器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)將由風(fēng)機盤管循環(huán)所攜帶的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)同時再通過冷凝器內(nèi)冷媒的冷凝，由水路循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收，zui終由水路循環(huán)轉(zhuǎn)移至地水、地下水。在室內(nèi)熱量不斷轉(zhuǎn)移至地下的過程中，通過風(fēng)機盤管，以13℃以下的冷風(fēng)的形式為房間供冷。在供暖狀態(tài)下，壓縮機對冷媒做功，并通過換向閥將冷媒流動方向換向。由地下的水路循環(huán)吸收地表水、地下水的熱量，通過冷凝器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)，將水路循環(huán)中的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時再通過蒸發(fā)器內(nèi)冷媒的冷凝，由風(fēng)機盤管循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收。在地下的熱量不斷轉(zhuǎn)移至室內(nèi)的過程中，向室內(nèi)供暖。

性能

節(jié)能*、機組性能系數(shù)高、維修費用低蓄能方式特性實現(xiàn)了冬、夏能量的互補性，提高了熱泵的性能系數(shù)，達(dá)到明顯節(jié)能的效果;同時，也消除了常規(guī)熱泵系統(tǒng)帶來的 " 冷、熱污染 "。利用地下水或土壤作為冷熱源，既沒有燃燒、排煙，也沒有空氣源熱泵的噪聲和熱污染，同時，也不需要堆放燃料和廢棄物的場所，是一種綠色空調(diào)裝置。既可供暖，亦可降溫，同時還能提供生活用熱水，一機多用、用途廣泛、使用壽命長。

一、系統(tǒng)簡介

水源熱泵系統(tǒng)主要由水源熱泵裝置、循環(huán)水泵、冷卻塔及輔助熱源幾大部分組成。制冷時，一般要求供水溫度不超過32℃－33℃；供熱時，一般要求供水溫度不低于15℃－16℃。

二、系統(tǒng)特點

水源熱泵系統(tǒng)在形式上與*空調(diào)系統(tǒng)相似，因此，以下主要是以*空調(diào)系統(tǒng)的特點相比較為基準(zhǔn)。

1　節(jié)省能源：主要是內(nèi)外區(qū)較明顯時，內(nèi)區(qū)需供冷，而外區(qū)供熱，其二管制就可實現(xiàn)。

2　施工方便、節(jié)省空間：其循環(huán)水管只有二根冷卻水，且循環(huán)水的溫度在15℃～38℃之間，屬于常溫水，不會導(dǎo)致管道表面冷凝而結(jié)露，因此，不需保溫，既節(jié)約了投資，也減少了施工的工作量，同時又節(jié)省了空間。同時，少了冷水機組、冷凍水泵等，節(jié)省了機房面積。

3　運行可靠、便于管理：對于住戶較多的商鋪及辦公樓等，只需記錄水源熱泵設(shè)備的用電量，就可較準(zhǔn)確地確定收費情況，只有極少量的循環(huán)水泵、冷卻塔的用電量需平攤。且某臺設(shè)備故障需要檢修時，不會影響其他裝置的正常工作，每臺設(shè)備可獨立控制，互不影響。

4　合理投資：除了在施工安裝、運行管理和節(jié)省空間等方面帶來的投資下降，還可在投資資金有*，進(jìn)行分步建設(shè)及安裝。

　5　不足之處：全年電耗較大(如果冬季運行壓縮機)，同時水源熱泵系統(tǒng)的電氣安裝容量總體上高于*空調(diào)系統(tǒng)，在電力增容費上增加一定的費用。

三、系統(tǒng)設(shè)計

水源熱泵系統(tǒng)夏季冷量的計算方法與其他系統(tǒng)相同，根據(jù)冷量算出水量，再考慮設(shè)備的同時使用系數(shù)，即可求得循環(huán)水量，以此來選擇冷卻塔及循環(huán)水泵。在水路系統(tǒng)中，如果水質(zhì)不好，對機組的使用壽命將會產(chǎn)生很大影響(因為在水源熱泵系統(tǒng)中，末端冷凝器的清潔較為困難，且數(shù)目較多)，所以，一般要求循環(huán)水應(yīng)做成密閉式系統(tǒng)，不直接與大氣接觸。由此有兩種解決方案：(1)選用密閉式蒸發(fā)冷卻塔；(2)選用開式冷卻塔，通過板式換熱器將冷卻水與循環(huán)水分開，以保證循環(huán)水質(zhì)。選用閉式冷卻塔造價較高；選用開式冷卻塔時，其進(jìn)水溫度一般為37℃，出水溫度一般為32℃，再經(jīng)過板式換熱器后，循環(huán)水的供水溫度將達(dá)到34℃～35℃左右，而水源熱泵機組的進(jìn)水溫度一般要求為30℃～32℃，因此，水源熱泵機組的性能將受到影響，由此帶來的問題，有兩種解決方案：(1)要求冷卻塔的出水溫度為30℃，由于一些地區(qū)的濕球溫度較高，這一辦法不是所有地區(qū)都能實現(xiàn)；(2)按進(jìn)水溫度34℃～35℃來選擇水源熱泵機組，實際上相當(dāng)于增大了機組型號或增大了電量。

四、系統(tǒng)控制

水源熱泵系統(tǒng)的控制比起*空調(diào)系統(tǒng)而言簡單得多，其機組本身帶有比較完善的自控系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備。因此，只需對冷卻塔、水泵等設(shè)備的啟停及循環(huán)水溫控制。在夏季，可利用循環(huán)水供水溫度直接控制閉式冷卻塔的運行臺數(shù)，如果是開式冷卻塔，則應(yīng)同時控制冷卻水泵及冷卻塔的運行臺數(shù)。當(dāng)然，也可以在冷卻水供回水總管上設(shè)電動旁通閥，通過控制旁通閥開度達(dá)到控制循環(huán)水供水溫度的目的，但這要求冷卻水采用變水量方式，需要一系列的配套手段(如壓差控制等)或直接對水泵作變速控制。另一種節(jié)能的方式是由循環(huán)水供水溫度直接控制冷卻塔風(fēng)機轉(zhuǎn)速。

五、系統(tǒng)適用范圍

水源熱泵系統(tǒng)適用于出租的辦公樓、公寓或商業(yè)建筑等。其優(yōu)點為(1)計費方便，以每戶獨立電表計費；(2)系統(tǒng)投資可分步到位，有利于開發(fā)商縮短投資回收年限；(3)各用戶可根據(jù)需要就地進(jìn)行獨立控制。

水源熱泵原理

地下水是一個巨大的天然資源，其熱惰性*，全年的溫度波動很小，一般說來，埋藏于地表20M以下的淺表層地下水可常年維持在該地區(qū)年平均溫度左右，是理想的天然冷熱源。水源熱泵系統(tǒng)正是利用地下水的特性而工作的一種新型節(jié)能空調(diào)。在水源熱泵的水井系統(tǒng)中，水源熱泵一般成井深度為50米到300米，因為此部分地下水主要由地表水補給，且不適宜飲用，故用于水源熱泵*空調(diào)是選擇水源*空調(diào)系統(tǒng)的是由末端（室內(nèi)空氣處理末端等）系統(tǒng)，水源*空調(diào)主機（又稱為水源熱泵）系統(tǒng)和水源水系統(tǒng)三部分組成。為用戶供熱時，水源*空調(diào)系統(tǒng)從水源中中提取低品位熱能，通過電能驅(qū)動的水源*空調(diào)主機（熱泵）“泵”送到高溫?zé)嵩?，以滿足用戶供熱需求。 為用戶供冷時，水源*空調(diào)將用戶室內(nèi)的余熱通過水源*空調(diào)主機（制冷）轉(zhuǎn)移到水源中，以滿足用戶制冷需求。

系統(tǒng)原理圖：制熱工況為例（制冷工況可通過閥門切換來實現(xiàn)，即使水源水進(jìn)冷凝器，蒸發(fā)器的冷凍循環(huán)水接用戶系統(tǒng)），系統(tǒng)原理見下圖：

分類： 水源熱泵根據(jù)對水源的利用方式的不同，可以分為閉式系統(tǒng)和開式系統(tǒng)兩種。

閉式系統(tǒng)是指在水側(cè)為一組閉式循環(huán)的換熱套管，該組套管一般水平或垂直埋于地下或湖水海水中，通過與土壤或海水換熱來實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移。

開式系統(tǒng)也就是通常所說的深井回灌式水源熱泵系統(tǒng)。通過建造抽水井群將地下水抽出，通過二次換熱或直接送至水源熱泵機組，經(jīng)提取熱量或釋放熱量后，由回灌井群回地下。

水源熱泵原理圖：

深井回灌開式環(huán)路

地下水平式封閉環(huán)路

水源熱泵優(yōu)點

高效節(jié)能

水源熱泵是目前空調(diào)系統(tǒng)中能效比(COP值)zui高的制冷、制熱方式，理論計算可達(dá)到7，實際運行為4~6。

水源熱泵機組可利用的水體溫度冬季為12~22℃，水體溫度比環(huán)境空氣溫度高，所以熱泵循環(huán)的蒸發(fā)溫度提高，能效比也提高。而夏季水體溫度為18~35℃，水體溫度比環(huán)境空氣溫度低，所以制冷的冷凝溫度降低，使得冷卻效果好于風(fēng)冷式和冷卻塔式，從而提高機組運行效率。水源熱泵消耗1kW.h的電量，用戶可以得到4.3~5.0kW.h的熱量或5.4~6.2kW.h的冷量。與空氣源熱泵相比，其運行效率要高出20~60%，運行費用僅為普通*空調(diào)的40~60%。

屬可再生能源利用技術(shù)

水源熱泵是利用了地球水體所儲藏的太陽能資源作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。其中可以利用的水體，包括地下水或河流、地表的部分的河流和湖泊以及海洋。地表土壤和水體不僅是一個巨大的太陽能集熱器，收集了47%的太陽輻射能量，比人類每年利用能量的500倍還多(地下的水體是通過土壤間接的接受太陽輻射能量)，而且是一個巨大的動態(tài)能量平衡系統(tǒng)，地表的土壤和水體自然地保持能量接受和發(fā)散的相對的均衡。這使得利用儲存于其中的近乎無限的太陽能或地能成為可能。所以說，水源熱泵利用的是清潔的可再生能源的一種技術(shù)。

節(jié)水省地

以地表水為冷熱源，向其放出熱量或吸收熱量，不消耗水資源，不會對其造成污染；省去了鍋爐房及附屬煤場、儲油房、冷卻塔等設(shè)施，機房面積大大小于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)，節(jié)省建筑空間，也有利于建筑的美觀。

環(huán)保效益顯著

水源熱泵機組供熱時省去了燃煤、燃?xì)狻⑷挥偷儒仩t房系統(tǒng)，無燃燒過程，避免了排煙、排污等污染；供冷時省去了冷卻水塔，避免了冷卻塔的噪音、霉菌污染及水耗。所以，水源熱泵機組運行無任何污染，無燃燒、無排煙，不產(chǎn)生廢渣、廢水、廢氣和煙塵，不會產(chǎn)生城市熱島效應(yīng)，對環(huán)境非常友好，是理想的綠色環(huán)保產(chǎn)品。

一機多用，應(yīng)用范圍廣

水源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào)，還可供生活熱水，一機多用，一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)。特別是對于同時有供熱和供冷要求的建筑物，水源熱泵有著明顯的優(yōu)點。不僅節(jié)省了大量能源，而且用一套設(shè)備可以同時滿足供熱和供冷的要求，減少了設(shè)備的初投資。其總投資額僅為傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的60%，并且安裝容易，安裝工作量比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)少，安裝工期短，更改安裝也容易。

水源熱泵可應(yīng)用于賓館、商場、辦公樓、學(xué)校等建筑，小型的水源熱泵更適合于別墅、

運行穩(wěn)定可靠，維護(hù)方便

水體的溫度一年四季相對穩(wěn)定，其波動的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于空氣的變動，水體溫度較恒定的特性，使得熱泵機組運行更可靠、穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性；采用全電腦控制，自動程度高。由于系統(tǒng)簡單、機組部件少，運行穩(wěn)定，因此維護(hù)費用低，使用壽命長。

符合國家政策，獲得政策性支持

國家十分重視可再生能源開發(fā)利用工作，《中華人民共和國可再生能源法》已于2006年1月1日起實施；同時，在《國家中*科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》中，又把大力發(fā)展和規(guī)模化應(yīng)用新能源和可再生能源作為能源領(lǐng)域的優(yōu)先發(fā)展主題。從國家立法和發(fā)展戰(zhàn)略的高度，對可再生能源的發(fā)展應(yīng)用予以強力推動。

日前,國家*、建設(shè)部發(fā)文《關(guān)于推進(jìn)可再生能源在建筑中應(yīng)用的實施意見》以及《可再生能源建筑應(yīng)用專項資金管理暫行辦法》，明確指出"十一五"期間，可再生能源應(yīng)用面積占新建建筑面積比例為25%以上，到2020年，可再生能源應(yīng)用面積占新建建筑面積比例為50%以上，這為我國水源熱泵的發(fā)展提供了良好的環(huán)境和強勁的動力。