熱力管網(wǎng)水源熱泵技術(shù)應(yīng)用在供熱空調(diào)工程的三大條件

【資料簡(jiǎn)介】

水源熱泵是改變循環(huán)水、冷卻水的水流方向，并通過(guò)閥門切換來(lái)實(shí)現(xiàn)夏天制冷、冬天制熱的功能，水源熱泵技術(shù)具有性能穩(wěn)定，設(shè)計(jì)安裝簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，因此這種技術(shù)是有著非常廣闊的發(fā)展空間。

熱力管網(wǎng)水源熱泵技術(shù)應(yīng)用在供熱空調(diào)工程的三大條件

一、熱泵的工作原理及種類

(1)根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱可以自發(fā)地由高溫物體傳向低溫物體，而由低溫物體傳向高溫物體則必須作功，正如水能夠通過(guò)水泵從低處向高處流動(dòng)一樣，熱泵系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了把能量由低溫物體向高溫物體的傳遞，它是以花費(fèi)一部分高質(zhì)能（耗電）為代價(jià)，從自然環(huán)境中獲取能量，并連同所花費(fèi)的高質(zhì)能一起向用戶供熱，也就是說(shuō)熱泵的供熱量永遠(yuǎn)大于所消耗的功量，所以是綜合利用能源的一種很有價(jià)值的措施。

熱泵的硬件組成和制冷系統(tǒng)大致相同，也是由壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、膨脹閥等主要部件組成。只是制冷是從制冷房間吸熱到冷凝器散發(fā)給冷卻介質(zhì)，熱泵是制冷工況的逆過(guò)程，即把熱量從冷凝器的介質(zhì)吸收過(guò)來(lái)散發(fā)到制熱房間中。

(2)熱泵技術(shù)按所需熱源的不同大體可分為氣源熱泵、地源熱泵及水源熱泵。

①氣源熱泵即通常所說(shuō)的風(fēng)冷熱泵，是以室外空氣作為熱源，是目前應(yīng)用的熱泵系統(tǒng)，現(xiàn)已成為市場(chǎng)上的主導(dǎo)產(chǎn)品，但這種熱泵的應(yīng)用有其局限性，在我國(guó)北方寒冷的冬季，隨著室外溫度的降低，熱泵效率大大降低，而且蒸發(fā)器極易結(jié)冰，需消耗電能解凍，很不經(jīng)濟(jì)，因此這種熱泵僅適用于我國(guó)黃河以南，冬季室外氣溫較高的地區(qū)使用。

②地源熱泵是將換熱盤管深埋于地下，吸收土壤中的低溫?zé)崃窟M(jìn)行供熱，由于全年土壤溫度波動(dòng)較小，地源熱泵的季節(jié)工況較為恒定，但地源熱泵因深埋于地下的換熱管技術(shù)較為復(fù)雜，且投資較大，目前僅在歐美一些發(fā)達(dá)國(guó)家有所應(yīng)用，在我國(guó)廣泛推廣有一定的困難。

③水源熱泵是目前我國(guó)應(yīng)用較多的熱泵形式，它是以水（包括江、河、湖泊、地下水等）作為冷熱源體，在冬季利用熱泵吸收其熱量向建筑供暖，在夏季熱泵將吸收到的熱量向其排放，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物的供冷。在水源熱泵的應(yīng)用當(dāng)中，又以利用地下水的地下水水源熱泵應(yīng)用較為廣泛。其工作原理大都是通過(guò)外部管道及閥門的切換來(lái)實(shí)現(xiàn)冬夏工況的轉(zhuǎn)換，夏季空調(diào)供回水走蒸發(fā)器，地下水走冷凝器，冬季空調(diào)供回水走冷凝器，地下水走蒸發(fā)器。

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二、地下水水源熱泵技術(shù)的特點(diǎn)

（1）節(jié)能，運(yùn)行費(fèi)用低

　　在評(píng)價(jià)熱泵機(jī)組和制冷機(jī)組的性能時(shí)常用到“功效比”，用COP表示，即系統(tǒng)輸出的功率與所消耗的功率之比。風(fēng)冷熱泵其COP值一般在2.0～3.0之間，而水源熱泵國(guó)內(nèi)產(chǎn)品在供熱時(shí)COP值可達(dá)3.5～4.0，供冷時(shí)活塞式機(jī)組為5.0～5.2，螺桿式機(jī)組可達(dá)6.0，從這一點(diǎn)上看，水源熱泵可以被稱作節(jié)能的供冷供熱設(shè)備。水源熱泵在制熱時(shí)所需的地下水即相當(dāng)于鍋爐燃燒的煤或油，而且地下水占熱泵所供熱量的70%～75%，這些熱量所消耗的代價(jià)僅為廉價(jià)的地下水，其成本要大大低于燃油和燃煤。

　?。?）一機(jī)兩用

　　水源熱泵通過(guò)在管路上的閥門轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)冬季制熱，夏季制冷的作用。與原來(lái)的系統(tǒng)相比，可以減少一套主機(jī)體統(tǒng)。并且水源熱泵機(jī)組是整機(jī)安裝，檢修方便。所以水源熱泵具有一機(jī)兩用，投資低，維修方便的特點(diǎn)。

　?。?）潔凈環(huán)保

　　水源熱泵機(jī)組供熱時(shí)省去了燃煤、燃?xì)?、燃油等鍋爐房系統(tǒng)，無(wú)燃燒過(guò)程，避免了排煙、排污等污染；而且水源熱泵機(jī)組無(wú)需設(shè)置冷卻塔，避免了冷卻塔噪音和向大氣排放煙塵及有害氣體，省去了高成本的自來(lái)水，因此水源熱泵可稱其為低成本的綠色空調(diào)產(chǎn)品。

　　(4)機(jī)房面積小，靈活安全

　　用途廣由于熱泵機(jī)組兼有供冷供熱的功能，機(jī)組本身體積較小，因而使機(jī)房面積大大減小，機(jī)組可靈活地安裝在任何地方，沒(méi)有儲(chǔ)煤、儲(chǔ)油罐等衛(wèi)生及安全隱患，機(jī)組采用智能化微電腦控制系統(tǒng)，并有備用手動(dòng)操作系統(tǒng)，無(wú)需專業(yè)人員操控，完善的電腦控制和多重保護(hù)，使整機(jī)運(yùn)行安全可靠。

　　水源熱泵機(jī)組從嚴(yán)寒地區(qū)至熱帶地區(qū)均適用，機(jī)組適用的水源溫度從8℃到35℃均可，既可以提供7℃或50℃的空調(diào)用水，也可以提供同樣溫度的生活熱水；既可以作為城市區(qū)域供熱的熱源使用，也可以為辦公樓、賓館、別墅、居民小區(qū)等提供*空調(diào)系統(tǒng)。

　　隨著居民生活水平的普遍提高，設(shè)有*空調(diào)系統(tǒng)的住宅小區(qū)逐漸增多，而對(duì)于這樣的小區(qū)而言，地下水水源熱泵無(wú)疑是較為理想的冷熱源，與采用集中供熱的住宅小區(qū)相比，初投資雖然偏高，但能耗費(fèi)用低，設(shè)有空調(diào)系統(tǒng)小區(qū)內(nèi)的住戶冬暖夏涼，生活品質(zhì)得到改善，住戶可以接受，而且其初投資高出的部分不出數(shù)年已為能耗費(fèi)用的節(jié)省所抵消。

熱力管網(wǎng)水源熱泵技術(shù)應(yīng)用在供熱空調(diào)工程的三大條件

　　隨著住宅分戶供暖方式在全國(guó)的推廣，一些熱泵生產(chǎn)廠又推出了用于每戶使用的戶式水源熱泵機(jī)組，具體應(yīng)用方式為水源熱泵分戶設(shè)置，地下水統(tǒng)一供給，電費(fèi)按每戶的電表計(jì)量收取，水費(fèi)按每戶水表的計(jì)量收取，給物業(yè)管理部門的收費(fèi)工作提供了方便。

三、水源熱泵在供熱空調(diào)中應(yīng)用應(yīng)具備的條件

(1)可靠的水源

對(duì)于水源熱泵而言，其水源可為地表水、江河水、湖水、海水及地下水，但目前應(yīng)用較多的水源熱泵均采用地下水，地下水作為國(guó)家的重要資源之一，對(duì)開采與使用有各種限制政策和法規(guī)，要獲取地下水，須通過(guò)有關(guān)主管部門的批準(zhǔn)方可，并應(yīng)有可靠的技術(shù)措施確保地下水的回灌。

(2)充足的水源水量

水源水量是影響水源熱泵系統(tǒng)的重要因素，其水量的多少與建筑物負(fù)荷大小及空調(diào)設(shè)計(jì)方案等有關(guān)，在確定方案之前，應(yīng)根據(jù)水文地質(zhì)資料合理確定水量，必要時(shí)可先打井做抽水實(shí)驗(yàn)，看看在規(guī)定的連續(xù)抽水時(shí)間內(nèi)地下水的水位降是否符合要求，并根據(jù)確定的水量來(lái)選定取水井與回灌井的數(shù)量。據(jù)資料介紹，一般要求地下水的取水量為每kW制冷量為0104～0106kgPs。

(3)合適的水源水溫

水源的溫度也是影響水源熱泵的重要因素，同樣的機(jī)組，由于水溫不同其提供的冷量和熱量也不同。一般來(lái)講，水源熱泵對(duì)水源溫度要求的范圍是：制冷工況下，進(jìn)蒸發(fā)器水溫為10～22℃;制熱工況下，進(jìn)冷凝器的水溫為18～40℃。建議國(guó)內(nèi)的熱泵生產(chǎn)廠家，應(yīng)將同一型號(hào)機(jī)組在不同水溫下提供的不同冷熱量列出明細(xì)，以便設(shè)計(jì)人員參考選定。