水源热泵技术在供热空调工程中的应用.doc

1、1水源热泵技术在供热空调工程中的应用摘要：随着社会的不断发展与进步，我们越来越重视水源热泵技术的应用及其推广，水源热泵技术在供热空调中的应用具有非常重要的意义。 关键词：水源热泵技术；供热空调工程；应用 中图分类号：TU96+2 文献标识码：A 文章编号： 引言：随着我国经济建设的迅猛发展，城市建设日益增多，水源热泵技术也不断进步发展。水源热泵是利用太阳能或地热能来制冷、供热，应该说其属热泵中“地源热泵”的一种。经过严格测试及不同地区热泵的应用实例测算，水源热泵制热的性能系数在 3.34.4 之间，制冷的性能系数在 4.15.8 之间。 1、水源热泵技术的概念和工作原理 水源热泵技术是利用地球

2、表面浅层水源如地下水、地表水（海水、江河水、湖水） 、再生水（城市生活污水、工业废水、矿山废水、油田废水、热电厂冷却水等人工利用后排放且经过处理的水源）中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源，并采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能资源转移的一种技术，地球表面浅层水源如深度在 1000 米以内的地下水、地表的河流和湖泊和海洋中，吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量，并且水源的温度一般都十分稳定。水源热泵机组工作原理就是在夏季将建筑物中的热量转移到水源中，2由于水源温度低，所以可以高效地带走热量，而冬季，则从水源中提取能量，由热泵原理通过空气或水作为载冷剂提升温度后送

3、到建筑物中。通常水源热泵消耗 1kW 的能量，用户可以得到 4kW 以上的热量或冷量。水源热泵根据对水源的利用方式的不同，可以分为闭式系统和开式系统两种。闭式系统是指在水侧为一组闭式循环的换热套管，该组套管一般水平或垂直埋于地下或湖水、海水中，通过与土壤或水换热来实现能量转移。开式系统是指从地下抽水或地表抽水后经过换热器直接排放的系统。与锅炉（电、燃料）和空气源热泵的供热系统相比，水源热泵具明显的优势。锅炉供热只能将 9098的电能或 7090%的燃料内能转化为热量，供用户使用，因此地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省二分之一以上的能量；由于水源热泵的热源温度全年较为稳

4、定，一般为 1025，其制冷、制热系数可达3.54.4，与传统的空气源热泵相比，要高出 40左右，其运行费用为普通中央空调的 5060。因此，近十几年来，尤其是近五年来，水源热泵空调系统在北美如美国、加拿大及中、北欧如瑞士、瑞典等国家取得了较快的发展，中国的水源热泵市场也日趋活跃，可以预计，该项技术将会成为 21 世纪最有效的供热和供冷空调技术。在中国的传统的空调系统概念中，由于国家的经济发展状况和政策的影响，在相当长的时期中，北方一般以燃煤锅炉解决冬季取暖问题，在南方以水冷机组解决夏季制冷问题。在二十世纪八十年代以后，制冷机组的方式开始多样化，此时，出现了溴化锂机组、风冷机组，机组的容量也从

5、原有的大中型机组过渡为大中小型机组。在二十世纪九十年代以后，对于取暖方式也开3始有新的尝试和探讨，特别是随着可持续发展和公众环保意识的提高，世界和中国能源利用的结构都正在转变，从原有的煤、石油取暖过渡到以天然气及电等清洁能源。北京作为大气污染最为严重的城市之一，其治理大气污染的政策中就包括能源结构的调整，从以煤为主改为天然气和电力替代能源。但是，替代能源虽然可以部分解决大气污染的问题，可是天然气和石油等都属于不可再生的能源，从可持续发展的角度看，必须提高能源利用效率或者寻找可以再生的能源，而水源热泵机组就是比较理想的一种设备。 2、水源热泵技术的优越性 水源热泵空调系统是一种可以利用地球表面浅

6、层水源或人工再生水源的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。水源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能） ，实现低温位热能向高温位热能的转移。将水体和地层蓄能作为冬、夏季的供暖热源和空调冷源，即在冬季，把水体或地层中的热量“取”出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量“取”出来，释放到水体和地层中去。水源热泵冬季的工作流程如下图： 水源热泵冬季工作流程图 水源热泵只取水中的热或冷而不消耗水，并且基本作到水体或地层蓄能的年平均能量平衡，不会造成任何污染。通常水源热泵消耗 1kW 的4能量，用户可以得到 4kW 以上的热量或冷量。而锅炉供热只能将 90% 以上的电能或 70% 90% 的燃料

7、内能转化为热量，供用户使用，因此水源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省二分之一以上的能量。 3、供热空调工程中水源热泵技术的特点 3.1 高效节能，运行费用低 我们在评价热泵机组和制冷机组的性能时常用到“功效比”一词，用 COP 表示，它的定义是系统输出的功率与所消耗的功率之比。风冷热泵其 COP 值一般在 203O 之间，而水源热泵，国内产品在供热时COP 值可达 3540，供冷时活塞式机组为 5052，螺杆式机组可达 60，从这一点上看，水源热泵可以被称作高效节能的供冷供热设备。水源热泵在制热时所需的地下水即相当于锅炉燃烧的煤或油，而且地下水占热泵所供热量的 7075

8、，这些热量所消耗的代价仅为廉价的地下水，其成本要大大低于燃油或燃煤。 3.2 一机两用，环保洁净，初投资小 由于水源热泵冬季可向建筑物供暖。夏季可向建筑物供冷，真正做到了一机两用，提高了设备的利用率。从初投资来看，现在国内主要热泵生产厂家的热泵机组价格大致在 0910 元w 之间，而同样具备一机两用的溴化锂直燃机的价格在 1415 元W，而且水源热泵机组无需设置冷却塔及烟气排放系统，省去了高成本的自来水，避免了向大气排放烟尘及有害气体，因此水源热泵可称其为低成本的绿色空调产品。 53.3 机房面积小，灵活安全，用途广泛 由于热泵机组兼有供冷供热的功能，机组本身体积较小，因而使机房面积大大减小，

9、机组可灵活地安装在任何地方，没有储煤、储油罐等卫生及安全隐患，机组采用智能化微电脑控制系统，并有备用手动操作系统，无需专业人员操控，完善的电脑控制和多重保护，使整机运行安全可靠。水源热泵机组从严寒地区至热带地区均适用，机组适用的水源温度从 8到 35均可，既可以提供 7或 50的空调用水，也可以提供同样温度的生活热水；既可以作为城市区域供热的热源使用，也可以为办公楼、宾馆、别墅、居民小区等提供中央空调系统。随着居民生活水平的普遍提高，设有中央空调系统的住宅小区逐渐增多，而对于这样的小区而言，地下水水源热泵无疑是较为理想的冷热源，与采用集中供热的住宅小区相比，初投资虽然偏高，但能耗费用低，设有空

10、调系统小区内的住户冬暖夏凉，生活品质得到改善，住户可以接受，而且其初投资高出的部分不出数年已为能耗费用的节省所抵消。随着住宅分户供暖方式在全国的推广，一些热泵生产厂又推出了用于每户使用的户式水源热泵机组，具体应用方式为水源热泵分户设置，地下水统一供给，电费按每户的电表计量收取，水费按每户水表的计量收取，给物业管理部门的收费工作提供了方便。 4、结束语 随着时间的推移，全球能源出现紧缺，使暖通空调系统的能源消耗面临严重的考验.， 因此,对暖通专业提出更高的节能要求是必然的，也是大势所趋。但水源热泵机组也有它的局限性，它对地下水的水质和回6灌水量都有一定的要求，对地域也有一定的限制。暖通空调系统节能的指导思想是在减少能源浪费的同时，有效合理地利用能源，提高能源的利用率，并尽可能的开发和利用可再生能源及新能源。但在具体选择节能措施时，应根据实际情况，因地制宜，全面分析各种空调形式的经济性能寻求适宜的空调方式，使在获得最优的节能效果的同时，使水源热泵机组得到合理的利用。 参考文献： 1刁小飞 张小力等地源热泵的优越性及前景展望 能源研究与信息 2002.01 2李先瑞 郎四维暖通空调新技术 暖通空调1999.06 3孟华 龙惟定地源热泵技术在暖通空调中的应用 节能环保技术 2003.09