設(shè)備生產(chǎn)的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)從嚴(yán)寒地區(qū)至熱帶地區(qū)均適用，可為辦公樓、賓館、醫(yī)院、飯店、商店、超市、幼兒園、別墅、居民小區(qū)等各類建筑物提供冷暖兩用空調(diào)系統(tǒng)，并可同時(shí)提供生活熱水。地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的供暖和制冷費(fèi)用只相當(dāng)于普通空調(diào)系統(tǒng)供暖和制冷費(fèi)用的30-70%。本項(xiàng)目所研究的技術(shù)成果在技術(shù)上已成熟，作為替代傳統(tǒng)供熱和供冷模式，具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/span>

水源熱泵技術(shù)介紹及工作原理

水源熱泵技術(shù)是利用地球表面淺層水源中吸收的太陽(yáng)能和地?zé)崮芏纬傻牡蜏氐臀粺崮苜Y源，并采用熱泵原理，通過(guò)少量的高位電能輸入，實(shí)現(xiàn)低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移的一種技術(shù)。

地球表面淺層水源（地下水、河流、湖泊、海洋等）中吸收了太陽(yáng)進(jìn)入地球的相當(dāng)?shù)妮椛淠芰浚⑶宜吹臏囟纫话愣际址€(wěn)定。水源熱泵*空調(diào)系統(tǒng)是由末端系統(tǒng)，水源熱泵*空調(diào)主機(jī)系統(tǒng)和水源熱泵水系統(tǒng)三部分組成。冬季為用戶供熱時(shí)，水源熱泵*空調(diào)系統(tǒng)從水源中提取低品位熱能，通過(guò)電能驅(qū)動(dòng)的水源熱泵*空調(diào)主機(jī)（熱泵）“泵”送到高溫?zé)嵩?，以空氣或水作為載冷劑提升溫度后送到建筑物中滿足用戶供熱需求。夏季為用戶供冷時(shí)，水源熱泵*空調(diào)系統(tǒng)將用戶室內(nèi)的余熱通過(guò)水源*空調(diào)主機(jī)（制冷）轉(zhuǎn)移到水源水中，由于水源溫度低，所以可以地帶走熱量，以滿足用戶制冷需求。通常水源熱泵消耗1kW的能量，用戶可以得到4kW以上的熱量或冷量。

水源熱泵的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

屬于可再生能源利用技術(shù)

水源熱泵是利用了地球水體所儲(chǔ)藏的太陽(yáng)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(gè)巨大的太陽(yáng)能集熱器，收集了47％的太陽(yáng)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(guò)土壤間接的接受太陽(yáng)輻射能量），而且是一個(gè)巨大的動(dòng)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(duì)的均衡。這使得利用儲(chǔ)存于其中的近乎無(wú)限的太陽(yáng)能或地能成為可能。所以說(shuō)水源熱泵是一種清潔的可再生能源的技術(shù)。

節(jié)能

水源熱泵機(jī)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，機(jī)組效率提高。

運(yùn)行穩(wěn)定可靠

水體的溫度一年四季相對(duì)穩(wěn)定，其波動(dòng)的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于空氣的變動(dòng)。是很好的熱泵熱源和空調(diào)冷源，水體溫度較恒定的特性，使得熱泵機(jī)組運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的性和經(jīng)濟(jì)性。不存在空氣源熱泵的冬季除霜等難點(diǎn)問(wèn)題。

環(huán)境效益顯著

水源熱泵的使用電能，電能本身為一種清潔的能源，但在發(fā)電時(shí)，消耗一次能源并導(dǎo)致污染物和二氧化碳溫室氣體的排放。所以節(jié)能的設(shè)備本身的污染就小。設(shè)計(jì)良好的水源熱泵機(jī)組的電力消耗，與空氣源熱泵相比，相當(dāng)于減少30％以上，與電供暖相比，相當(dāng)于減少70％以上。水源熱泵機(jī)組的運(yùn)行沒(méi)有任何污染，可以建造在居民區(qū)內(nèi)，沒(méi)有燃燒，沒(méi)有排煙，也沒(méi)有廢棄物，不需要堆放燃料廢物的場(chǎng)地，且不用遠(yuǎn)距離輸送熱量。

一機(jī)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(jī)多用，一套系統(tǒng)可以替換原來(lái)的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)。特別是對(duì)于同時(shí)有供熱和供冷要求的建筑物，水源熱泵有著明顯的優(yōu)點(diǎn)。不僅節(jié)省了大量能源，而且用一套設(shè)備可以同時(shí)滿足供熱和供冷的要求，減少了設(shè)備的初投資。水源熱泵可應(yīng)用于賓館、商場(chǎng)、辦公樓、學(xué)校等建筑，小型的水源熱泵更適合于別墅住宅的采暖、空調(diào)。

自動(dòng)運(yùn)行

水源熱泵機(jī)組由于工況穩(wěn)定，所以可以設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，部件較少，機(jī)組運(yùn)行簡(jiǎn)單可靠，維護(hù)費(fèi)用低；自動(dòng)控制程度高，使用壽命長(zhǎng)可達(dá)到15年以上。

水源熱泵在各國(guó)的發(fā)展應(yīng)用

美國(guó)計(jì)劃到2001年達(dá)到每年安裝40萬(wàn)臺(tái)地源熱泵的目標(biāo)，其中，水源熱泵占15%，屆時(shí)將降低溫室氣體排放1百萬(wàn)噸，相當(dāng)于減少50萬(wàn)輛汽車(chē)的污染物排放或種植樹(shù)1百萬(wàn)英畝，年節(jié)約能源費(fèi)用達(dá)4.2億美元，此后，每年節(jié)約能源費(fèi)用再增加1.7億美元。

美國(guó)的水源熱泵的研究和應(yīng)用更偏重用于住宅和商業(yè)小型系統(tǒng)（20RT以下），多采用水-空氣系統(tǒng)，如大家熟知的TRANE 等推出的產(chǎn)品。在大型建筑方面，美國(guó)推行WLHP系統(tǒng)，即水環(huán)熱泵系統(tǒng)。

與美國(guó)的地源熱泵發(fā)展有所不同，中、北歐如瑞典、瑞士、奧地利、德國(guó)等國(guó)家主要利用淺層地?zé)豳Y源，地下土壤埋盤(pán)管（埋深<400米深）的地源熱泵，用于室內(nèi)地板輻射供暖及提供生活熱水。據(jù)1999年的統(tǒng)計(jì)，為家用的供熱裝置中，地源熱泵所占比例，瑞士為96％，奧地利為38％，丹麥為27％。 同時(shí)，中、北歐海水源熱泵的研究和應(yīng)用也比較多。

中國(guó)zui早在50年代，就曾在上海、天津等地嘗試夏取冬灌的方式抽取地下水制冷，天津大學(xué)熱能研究所呂燦仁教授就開(kāi)展了我國(guó)熱泵的zui早研究，1965年研制成功國(guó)內(nèi)*臺(tái)水冷式熱泵空調(diào)機(jī)。目前，國(guó)內(nèi)的清華大學(xué)、天津大學(xué)、重慶建筑大學(xué)、天津商學(xué)院、*廣州能源研究所等多家大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)都在對(duì)水源熱泵進(jìn)行研究。

目前，世界特別看好中國(guó)的市場(chǎng)。美國(guó)能源部和中國(guó)*于1997年11月簽署了中美能源效率及可再生能源合作議定書(shū)，其中主要內(nèi)容之一是“地源熱泵”，該項(xiàng)目擬在中國(guó)的北京、杭州和廣州3個(gè)城市各建一座采用地源熱泵供暖空調(diào)的商業(yè)建筑，以推廣運(yùn)用這種“綠色技術(shù)”，緩解中國(guó)對(duì)煤炭和石油的依賴程度，從而達(dá)到能源資源多元化的目的。據(jù)稱“華亭嘉園”即是此項(xiàng)目的應(yīng)用。2000年6月１９至２３日在北京由國(guó)家*高新技術(shù)開(kāi)發(fā)與產(chǎn)業(yè)化司召開(kāi)了中美地?zé)岜眉夹g(shù)交流會(huì)，會(huì)議的主題就是“提供運(yùn)用地源熱泵技術(shù)為住宅小區(qū)或公用樓宇采暖制冷，大幅降低運(yùn)行費(fèi)用的節(jié)能解決方案”的主題。

熱泵技術(shù)的特點(diǎn)

與傳統(tǒng)的鍋爐（電、燃料）供熱系統(tǒng)相比，水源熱泵具有明顯的優(yōu)勢(shì)。鍋爐供熱只能將90％～95％的電能或55～80%的燃料內(nèi)能轉(zhuǎn)化為熱量，因此水源熱泵要比電鍋爐加熱節(jié)省三分之二以上的電能，比燃料鍋爐節(jié)省二分之一以上的能量。概括來(lái)講，主要有以下特點(diǎn)：

1）屬可再生能源利用技術(shù)。熱泵機(jī)組是利用了地球水體所儲(chǔ)藏的能源作為冷熱源，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、地表水、工藝循環(huán)冷卻水、礦井排水等。地表土壤和水體不僅是一個(gè)巨大的太陽(yáng)能集熱器，收集了47％的太陽(yáng)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(guò)土壤間接的接受太陽(yáng)輻射能量），而且是一個(gè)巨大的動(dòng)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(duì)均衡。這使得利用儲(chǔ)存于其中的近乎無(wú)限的太陽(yáng)能或地能成為可能。所以說(shuō)，水源熱泵利用的是清潔的可再生能源的一種技術(shù)。

由于水源熱泵的熱源溫度全年較為穩(wěn)定，一般為8～30℃，其制冷、制熱系數(shù)可達(dá)3.8～4.4。因此，近十幾年來(lái)，尤其是近五年來(lái)，水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在北美如美國(guó)、加拿大及中、北歐如瑞士、瑞典等國(guó)家取得了較快的發(fā)展，中國(guó)的水源熱泵市場(chǎng)也日趨活躍，可以預(yù)計(jì)，該項(xiàng)技術(shù)將會(huì)成為本世紀(jì)zui有效的供熱和供冷空調(diào)技術(shù)。

2）節(jié)能。水源熱泵機(jī)組可利用的水體溫度冬季為8～30℃，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。據(jù)美國(guó)環(huán)保署EPA估計(jì)，設(shè)計(jì)安裝良好的水源熱泵，平均來(lái)說(shuō)可以節(jié)約用戶30～40％的運(yùn)行費(fèi)用。熱泵系統(tǒng)之所以節(jié)能，很重要的一點(diǎn)就是它所提供的熱量中大部分是從低溫側(cè)無(wú)償獲得，如果熱泵的制熱系數(shù)為4，相當(dāng)于有3份能量從低溫側(cè)無(wú)償獲得，而只消耗了1份電能。對(duì)于水源熱泵機(jī)組來(lái)講，換熱過(guò)程是和地下水、地表水、循環(huán)水等水體來(lái)完成的，一般在10～22℃左右，基本不受外界環(huán)境的影響。

3）運(yùn)行穩(wěn)定可靠。水體的溫度一年四季相對(duì)穩(wěn)定，是很好的熱泵熱源，水體溫度較恒定的特性，使得熱泵機(jī)組運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的性和經(jīng)濟(jì)性。

與燃?xì)夂腿加湾仩t系統(tǒng)相比，省去了儲(chǔ)油設(shè)備和燃?xì)夤艿赖姆笤O(shè)，若是燃煤鍋爐系統(tǒng)則可以省去鍋爐房及與之配套的煤場(chǎng)和渣場(chǎng)，大大減少了機(jī)房的占地面積，節(jié)約了土地資源，產(chǎn)生附加經(jīng)濟(jì)效益，提高了建筑物的使用率。

4）環(huán)境效益顯著。水源熱泵使用電能，電能本身為一種清潔的能源。設(shè)計(jì)良好的水源熱泵機(jī)組的電力消耗，與電供暖相比，相當(dāng)于減少70％以上。水源熱泵技術(shù)采用的制冷劑，可以是R22或R134A、R407C和R410A等替代共質(zhì)，水源熱泵機(jī)組的運(yùn)行沒(méi)有任何污染，也沒(méi)有廢棄物，不需要堆放燃料廢物的場(chǎng)地，且不用遠(yuǎn)距離輸送熱量。

熱泵系統(tǒng)在冬季供熱時(shí)省去了鍋爐房系統(tǒng)，沒(méi)有燃燒過(guò)程，無(wú)燃燒設(shè)備，避免了有害煙塵和有害物質(zhì)的排放，從而不存在爆炸、燃燒的隱患。熱泵機(jī)組運(yùn)行安全、可靠、穩(wěn)定，幾乎不受天氣及環(huán)境溫度變化的影響，符合環(huán)保理念。

5）一機(jī)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(jī)多用，一套系統(tǒng)可以替換原來(lái)的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)。特別是對(duì)于同時(shí)有供熱和供冷的需求，水源熱泵有著明顯的優(yōu)點(diǎn)。不僅節(jié)省了大量能源，而且用一套設(shè)備可以同時(shí)滿足供熱和供冷的要求，減少了設(shè)備的初投資。   

6）自動(dòng)運(yùn)行。水源熱泵機(jī)組由于工況穩(wěn)定，所以可以設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，部件較少，機(jī)組運(yùn)行簡(jiǎn)單可靠，維護(hù)費(fèi)用低；自動(dòng)控制程度高，使用壽命長(zhǎng)可達(dá)到20年以上。

實(shí)施水源熱泵技術(shù)的意義

如果系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的燃煤、燃?xì)忮仩t供熱，則設(shè)備的效率低下、耗能較高；造成的后果是：運(yùn)行費(fèi)用較高，對(duì)環(huán)境的污染嚴(yán)重。而水源熱泵技術(shù)通過(guò)回收低品位熱能，在降低對(duì)環(huán)境污染的同時(shí)，還大大減少了運(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)根據(jù)國(guó)家相關(guān)政策，如果實(shí)施了該項(xiàng)技術(shù)，還可申請(qǐng)較為可觀的政策性補(bǔ)貼。

根據(jù)水源條件和供熱方式可知，若能采用水源熱泵這種可再生能源系統(tǒng)，將會(huì)從根本上改變傳統(tǒng)的供熱方式，節(jié)約大量的常規(guī)能源，減排大量的CO2和其他有害物質(zhì)，為建設(shè)環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會(huì)探索出新的出路。本項(xiàng)目的實(shí)施，將會(huì)對(duì)今后水源熱泵應(yīng)用起到示范、促進(jìn)和推動(dòng)作用，特別是對(duì)周邊地區(qū)應(yīng)用可再生能源提供有益借鑒。