水源熱泵技術(shù)簡介

1、水源熱泵技術(shù)簡介【討論】水源熱泵技術(shù)簡介1.水源熱泵定義水源熱泵是以水為介質(zhì)來提取能量實(shí)現(xiàn)制熱和制冷的一個或一組系統(tǒng)。針對水 源熱泵機(jī)組，就是通過消耗少量高品位能量，將地表水中不可直接利用的低品位熱 量提取出來，變成可以直接利用的高品位能源的裝置。水源熱泵是利用太陽能和地I _ _一 一 一 /$熱能來制冷、供熱，應(yīng)該說其屬熱泵中“地源熱泵”的一種。經(jīng)過嚴(yán)格測試及不同 地區(qū)熱泵的應(yīng)用實(shí)例測算，水源熱泵制熱的性能系數(shù)在3.3 4.4之間，制冷的性能系數(shù)在4.1 5.8之間。2.水源熱泵工作原理地球表面淺層水源（如深度在1000米以內(nèi)的地下水、地表的河流、湖泊和 海洋）吸收了太陽進(jìn)入地球的輻射能量

2、，這些水源的溫度一般都十分穩(wěn)定。水源熱 泵機(jī)組工作原理就是在夏季將建筑物中的熱量轉(zhuǎn)移到水源中，由于水源溫度低，所 以可以高效地帶走熱量，而冬季，則從水源中提取能量，由熱泵原理通過空氣或水 作為制冷劑提升溫度后送到建筑物中。通常水源熱泵水泵消耗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)的換熱盤管，該組 盤管一般水平或垂直埋于湖水或海水中，通過與湖水或海水換熱來實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移（該 組盤管直接埋于土壤中的系統(tǒng)稱為土壤源熱泵，也是地源熱泵的一種）；開式系統(tǒng)是指從地下或地表中抽水后經(jīng)過換熱器直接排

3、放的系統(tǒng)。水源熱泵無論是在制熱還是 制冷過程中均以水為熱源和冷卻介質(zhì)，即用切換工質(zhì)回路來實(shí)現(xiàn)制熱和制冷的運(yùn)行。 然而，更為方便的是由水回路中的三通閥來完成。雖然在水源熱泵系統(tǒng)圖中表示了文章來源網(wǎng)絡(luò)，僅供個人學(xué)習(xí)參考水源直接進(jìn)入蒸發(fā)器（制冷時為冷凝器），在某些場合，為避免污染封閉的冷水系統(tǒng)（通常是處理過的），需間接地用一個換熱器來供水；另一種方法是利用封閉回路的 冷凝器水系統(tǒng)。水作為熱泵制熱、制冷過程的介質(zhì)，滿足以下兩個條件即可利用：一是水的溫度在7C 30C之間，二是水量要充足。水源水可以是各種工業(yè)用廢水、生 活用水、海水、江、河水等，甚至是各種工業(yè)余熱。提取水中的熱（冷）量比較簡 單易行的方

4、式是打井，利用井泵提取地下水作為循環(huán)介質(zhì)。由于水源熱泵技術(shù)利用地表水作為空調(diào)機(jī)組的冷熱源，所以其具有以下優(yōu)點(diǎn)：八、1）環(huán)保效益顯著水源熱泵是利用了地表水作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。供熱時省去了燃煤、燃?xì)?、然油等鍋爐房系統(tǒng)，沒有燃燒過程，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。所以說，水源熱泵利用的是清潔的可再生能源的一種技術(shù)。2）高效水源熱泵機(jī)組可利用的水體溫度冬季為 1222C，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1835C, 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

5、好于風(fēng)冷式 和冷卻塔式，機(jī)組效率提高。據(jù)美國環(huán)保署 EPA古計(jì)，設(shè)計(jì)安裝良好的水源熱泵，平均來說可以節(jié)約用戶304 0%勺供熱制冷空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用。3）節(jié)能水源熱泵使用的電能本身為一種清潔的能源，但在發(fā)電時，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。設(shè)計(jì)良好的水源熱泵機(jī)組，與空 氣源熱泵相比，相當(dāng)于減少30%以上的電力消耗，與電供暖相比，相當(dāng)于減少 70%以 上的電力消耗。所以，水源熱泵在節(jié)能的同時還減少和降低了發(fā)電時一次能源消耗過程中產(chǎn)生的污染排放和溫室效應(yīng)。4）應(yīng)用范圍廣可廣泛的應(yīng)用于賓館、辦公樓、學(xué)校、商場、別墅區(qū)、住宅小區(qū)的集中供熱制冷，以及其它商業(yè)和工業(yè)建筑空調(diào)，并可用于游泳

6、池、孚L制器加 工、啤酒釀造、冷軋鍛造、冷庫及室內(nèi)種植和恒溫養(yǎng)殖等行業(yè)上。5) 機(jī)多用利用一套設(shè)備即可供冷，又可供熱，還可提供生活熱水。對空 調(diào)系統(tǒng)來說，一臺熱泵提供兩種熱源，可節(jié)省一次性投資，其總投資額僅為傳統(tǒng)空 調(diào)系統(tǒng)的60%并且安裝容易，安裝工作量比其他空調(diào)系統(tǒng)少，安裝工期短，更改安 裝也容易。6) 自動化程度高水源熱泵機(jī)組由于工況穩(wěn)定，所以可以設(shè)計(jì)簡單的系統(tǒng)；部件較少，自動控制程度高。7) 沒有任何污染水源熱泵技術(shù)采用的制冷劑，可以是R22或R134A R407和R410A等替代物質(zhì)。水源熱泵機(jī)組的運(yùn)行沒有任何污染，沒有燃燒，沒有排煙， 不產(chǎn)生任何廢渣，廢水、廢氣和煙塵，使環(huán)境更優(yōu)美。

7、可以建造在居民區(qū)內(nèi)，不需 要堆放燃料廢物的場地，且不用遠(yuǎn)距離輸送熱量。8) 運(yùn)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，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、更穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性，不存在空氣 源熱泵的冬季除霜等難點(diǎn)問題。由于系統(tǒng)簡單，機(jī)組部件較少，運(yùn)行簡單、穩(wěn)定， 相對來說維護(hù)費(fèi)用要低得多，使用壽命可長過 20年以上。特別提醒合理利用地下水資源進(jìn)行熱泵空調(diào)，在設(shè)計(jì)和使用上有兩個問題應(yīng)予以關(guān)注。(1) 地下水源的選擇采用地下水源熱泵時，選擇水源的原則應(yīng)為：水量充足，水溫適當(dāng)，水質(zhì)良好，供水穩(wěn)定。就某項(xiàng)工

8、程來說，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，判 斷是否具備可資利用的地下水源，一項(xiàng)工程所需水量，主要取決于該項(xiàng)工程的冷熱負(fù)荷和地下水溫度，適用的地下水源條件是，水文地質(zhì)特征為砂、卵石、礫石地層以及裂隙地帶；含水層厚度大于 5m冬季地下水溫度不低于ioc。此外，還要注意 水質(zhì)情況，包括含砂量與渾濁度，以及水的化學(xué)性質(zhì)。含砂量與渾濁度高造成機(jī)組 和管閥磨損，回灌時會造成含水層堵塞，因此，地下水源含砂量應(yīng)小于20萬分之一， 向地下含水層回灌水的渾濁度應(yīng)小于 20毫克/升；總礦化度小于3克/升，希望水中 Cl小于100毫克/升，SO42小于200毫克/升，F(xiàn)e2-小于1毫克/升，H2S小于0.5 毫克/升，地下水腐蝕

9、性條件達(dá)不到要求時，水源熱泵系統(tǒng)應(yīng)考慮防腐措施。(2) 人工回灌我國水資源非常缺乏，主管部門對開采地下水有嚴(yán)格管理，并且規(guī)定，除非有較大需水用戶進(jìn)行二資利用，否則必須進(jìn)行回灌。當(dāng)然，為了保 證地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)長期正常運(yùn)行，以補(bǔ)充地下水源，調(diào)節(jié)水位，維持儲量平 衡。為了避免在熱泵裝置中冷卻或加熱后回灌到地下的水，因短路而又被抽回，回 灌井與取水井之間的距離應(yīng)盡可能遠(yuǎn)一些。 目前，雖然還沒有回灌水質(zhì)的國家標(biāo)準(zhǔn)， 但回灌水質(zhì)至少應(yīng)等于原地下水水質(zhì)，以保證回灌后不會引起區(qū)域性地下水水質(zhì)污 染。因此，應(yīng)遵守以下條款：(1) 地下水應(yīng)在封閉系統(tǒng)中輸送；(2) 熱泵空調(diào)系統(tǒng)中與地下水接觸的部件應(yīng)采用耐腐

10、蝕材料制造；(3) 取水管路上和回灌水管路上應(yīng)裝有水表和采集水樣用的旋塞閥；(4) 定期對地下水進(jìn)行化驗(yàn)，并將化驗(yàn)結(jié)果報送有關(guān)部門備案；(5) 如發(fā)現(xiàn)地下井水異常，特別是水中出現(xiàn)化學(xué)物質(zhì)或其它無關(guān)物質(zhì)時， 應(yīng)及時與有關(guān)部門聯(lián)系，并采取措施。地下水回灌的方法有三種，即：真空回灌、 重力(自流)回灌和壓力回灌。真空回灌：真空回灌是利用存頗低的靜水位(低于 地面10m形成真空進(jìn)行回灌。含水層滲透性要良好。由于回灌時，對井的濾水層沖擊力不強(qiáng)，所以很適用于老井。采用真空回灌，對于細(xì)顆粒含水層，回灌量一般為取水量的1/3-1/2 ;對于粗顆粒含水層，回灌量可達(dá)取水量的1/2-2/3。重力回灌:依靠自然重力進(jìn)行回灌也適用于低水位和滲透性良好的含水層，此法的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng) 簡單。對于砂卵石含水層，其回灌量一般為取水量的50% ;對于滲透性好的礫卵石層來說，回灌量可達(dá)取水量的75-90 C。壓力回灌：壓力回灌用于高水位和低滲透性 的含水層，其缺點(diǎn)是回灌時，對井的濾水層和含水砂層的沖擊力強(qiáng)。上海曾廣泛采 用此法進(jìn)行回灌。為了預(yù)防井管堵管，及時清除堵塞含水層和井管的雜質(zhì)，在進(jìn)行 回灌以后，經(jīng)常開泵，排除回灌井水中的過堵塞物，即進(jìn)行回場?；毓嗑幕?fù)P次 數(shù)和回?fù)P持續(xù)時間，主要取決于含水層顆粒大小和滲透性。在巖溶裂隙含水層中的 回灌井，長期不回?fù)P，回灌能力仍能維持不變，在松散粗大顆粒含