熱泵系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1、水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)一、應(yīng)用背景環(huán)境污染和能源危機(jī)已成為當(dāng)今社會(huì)的兩大難題， 如何在享受的同時(shí)付出 最少的代價(jià)逐漸成為人類的共識(shí)， 在這種背景下以環(huán)保和健康為主要特征的綠色 建筑應(yīng)運(yùn)而生。盡可能少地消耗能源為建筑物創(chuàng)造舒適環(huán)境已經(jīng)成為空調(diào)的發(fā)展 方向，開發(fā)利用天然的冷 /熱源能夠?yàn)榭照{(diào)帶來(lái)節(jié)能和環(huán)保雙重效益，因而越來(lái) 越受到人們的重視。地下水是一個(gè)巨大的天然資源，其熱惰性極大， 全年的溫度 波動(dòng)很小，一般說來(lái)，埋藏于地表 50m 以下的深井水可常年維持在該地區(qū)年平 均溫度 17 度左右，是一種理想的天然冷熱源。2、水源熱泵簡(jiǎn)介 水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)是一種從地下水資源中提取熱量的高效、 節(jié)能、環(huán)保、

2、 再生的供熱（冷）系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成熟的熱泵技術(shù)、暖通空調(diào)技術(shù)配套以及地質(zhì) 勘察成井技術(shù)于一體，在相對(duì)穩(wěn)定的水體溫度下高效、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。水源 熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)是由末端 （室內(nèi)空氣處理末端等） 系統(tǒng)、水源中央空調(diào)主機(jī) （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(shí)， 水源熱泵中央空 調(diào)系統(tǒng)從水源中提取低品位熱能，通過電能驅(qū)動(dòng)的水源中央空調(diào)主機(jī)（熱泵） “泵” 送到高溫?zé)嵩?，以滿足用戶供熱需求。為用戶供冷時(shí)，水源中央空調(diào)系 統(tǒng)將用戶室內(nèi)的余熱通過水源熱泵主機(jī) （制冷）轉(zhuǎn)移到水源水中，以滿足用戶制 冷需求。用戶（室內(nèi)末端等）系統(tǒng)由用戶側(cè)水管系統(tǒng)、循環(huán)水泵、水過濾器、靜電水 處理儀

3、、各種末端空氣處理設(shè)備、膨脹定壓設(shè)備及相關(guān)閥門配件等組成。水源熱泵主機(jī)由壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、膨脹閥、各種制冷管道配件和電 器控制系統(tǒng)等組成。水源水系統(tǒng)由取水裝置、 取水泵、各種水處理設(shè)備、水源水管系統(tǒng)和閥門配 件等組成。制冷工況的實(shí)現(xiàn)只需通過合理地設(shè)計(jì)用戶系統(tǒng)和水源水系統(tǒng)管道和閥門， 切換閥門來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)蒸發(fā)器的水源水改進(jìn)冷凝器， 進(jìn)冷凝器的用戶系統(tǒng)循環(huán)水改進(jìn) 入蒸發(fā)器，以達(dá)到制冷的目的。 （反之則為供熱工況）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)換的冷暖空調(diào)系統(tǒng)。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

4、（地下的水體是通過土壤間 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)散相對(duì)的均衡。 這使得利用儲(chǔ)存于其中的似乎無(wú)限 的太陽(yáng)能或地能成為可能。所以說，水源熱泵是利用可再生能源的一種有效途徑3、水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)的工作原理圖機(jī)組輸入電能Q25Q2冬季：制熱量 Q3=Ql+Q2 Q3>4Q2Q2:機(jī)組耗功Q 地能在上圖中，供水井的地下水通過潛水泵進(jìn)入機(jī)組并進(jìn)行能量提取后回灌入回 水井，構(gòu)成井水循環(huán)系統(tǒng)。機(jī)組提取地下水中的低位能量并將其聚變?yōu)楦呶荒芰浚?然后輸送給冷暖水循環(huán)系統(tǒng)（用戶末端）。整個(gè)系統(tǒng)僅消耗電能，無(wú)任何污染。由 于地下水循環(huán)

5、使用.因此也不會(huì)造成地層沉降。主機(jī)占地面積比傳統(tǒng)方式大大減 少，可放置在地下室等空間。4、水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用難點(diǎn)一般來(lái)說，水源能否應(yīng)用主要取決于兩個(gè)條件：地下水的水量、水溫、水質(zhì)必須能滿足系統(tǒng)的要求，同能必須保證抽出來(lái)的地下水能夠完全回灌到可回灌的地層。不同的地質(zhì)條件就具有不同的水量、水溫、水質(zhì)，同時(shí)水的回灌也跟地層緊密相關(guān)，很容易造成抽出來(lái)的水不能 及時(shí)的回灌，從而造成水資源的浪費(fèi)。當(dāng)?shù)厮牡刂饭芾聿块T出臺(tái)的各項(xiàng)政策、 措施是否允許抽取地下水并相應(yīng)的 進(jìn)行回灌。5、水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)環(huán)保潔凈沒有燃燒過程， 避免了排放任何煙塵及有害物質(zhì)， 社會(huì)效益顯著。 自由運(yùn)用地表水資源，又可成功地

6、控制地面沉降。利用城市已有的地?zé)豳Y源的棄水， 既解決了熱污染問題， 又進(jìn)一步提高能效比節(jié)水省地以地表水為源體，向其吸收或放出能量，即不消耗水資源， 也不 會(huì)對(duì)其造成污染。省去了鍋爐房，冷卻塔及附屬的煤場(chǎng)、渣場(chǎng)所占用的寶貴面積。節(jié)能經(jīng)濟(jì)能源利用率為傳統(tǒng)方式的 34 倍，投入 1KW 的電能可得到 45KW 以上的制冷或供熱的能量。初投資是其它中央空調(diào)系統(tǒng)的 2/3，運(yùn)行費(fèi)用可節(jié)省 1/21/3。靈活安全真正做到“一機(jī)兩用” 。利用地下水熱泵冬季向建筑物供暖，夏 季向建筑物供冷，提高了設(shè)備的利用率。機(jī)組可靈活地安置在任何地方， 節(jié)約空間。 系統(tǒng)末端亦可作多種 選擇。無(wú)儲(chǔ)煤、儲(chǔ)油罐等衛(wèi)生及安全隱患。

7、自動(dòng)化程度高，無(wú)需專業(yè)人員操控。運(yùn)行可靠機(jī)組的運(yùn)行工況穩(wěn)定， 幾乎不受環(huán)境溫度變化的影響， 即使在寒冷的冬季制熱量也不會(huì)衰減，更無(wú)結(jié)霜除霜之慮了。機(jī)組主要零部件技術(shù)已經(jīng)很成熟， 維護(hù)簡(jiǎn)單， 主機(jī)運(yùn)行壽命可達(dá)25 年甚至更長(zhǎng)。地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng) 一、地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)簡(jiǎn)介地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)是一種從土壤資源中提取熱量的高效、節(jié)能、環(huán)保、 再生的供熱（冷）系統(tǒng)。對(duì)于對(duì)地下水使用有所限制的地區(qū)，或地下水缺乏而不 適合采用水源熱泵的地區(qū)，地源熱泵中央空調(diào) （吸取土壤中的能量） 則是可以采 用的最好方法。地源熱泵系統(tǒng)是利用地球表面淺層地?zé)豳Y源作為冷熱源進(jìn)行能量 轉(zhuǎn)換的中央空調(diào)系統(tǒng)。 由于地下水或河流、

8、湖泊中蘊(yùn)藏著十分豐富的低溫位能量， 它收集了太陽(yáng)散發(fā)的 47%的能量，因此這種能量是儲(chǔ)存在地表淺層近乎無(wú)限的可 再生能源，也是最為清潔的可再生能源。由于地表淺層地?zé)豳Y源的溫度一年四季相對(duì)穩(wěn)定， 冬季比環(huán)境空氣溫度高， 夏季比環(huán)境空氣溫度低， 是一種十分理想的中央空調(diào)可利用的冷熱源， 這種溫度 特性使得地源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率要高 40%，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用 50%左右， 另外，地溫恒定的特點(diǎn)也使熱泵機(jī)組運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定， 也保證了系統(tǒng)的高效性 和經(jīng)濟(jì)性。地源熱泵的污染物排放與電供暖相比，相當(dāng)于減少了70%的排放，雖然地源熱泵也采用了制冷劑， 但比常規(guī)空調(diào)減少了 25%的充灌量， 該裝置的運(yùn)行沒

9、有 任何污染，是十分環(huán)保的一種產(chǎn)品。地源熱泵系統(tǒng)可供暖、可供冷，還可提供生活熱水，一機(jī)多用，一套系統(tǒng) 可以替換原來(lái)的兩套甚至三套系統(tǒng)，可應(yīng)用于任何建筑物使用。地源熱泵發(fā)明于 1912 年，近十年來(lái)是地源熱泵發(fā)展的一個(gè)高峰，如美國(guó) 1985年止全國(guó)共有 1.4 萬(wàn)臺(tái)地源熱泵機(jī)組，而 1997年就安裝了 4.5萬(wàn)臺(tái)，而且 每年以 10%的速度增長(zhǎng)，之所以有如此成績(jī)是因?yàn)榈卦礋岜脵C(jī)組有明顯的節(jié)能特 性，通常地源熱泵消耗 1KW 的能量，用戶可以得到 4KW 以上的熱量或冷量。地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)同樣也是由三個(gè)部分構(gòu)成，它與水源熱泵中央空調(diào) 系統(tǒng)唯一不同之處在于：將水源熱泵的井水系統(tǒng)替換為地埋管系統(tǒng)。

10、地源熱泵工藝原理:地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的動(dòng)力系統(tǒng)部分主要由地源熱泵主機(jī)，地源側(cè)循環(huán)水泵、空調(diào)側(cè)循環(huán)水泵、補(bǔ)水定壓裝置、自動(dòng)化軟水器和軟水箱組成。如下圖所示：L一L1 / 111丿：I9 . Bft三、室外地埋管系統(tǒng)室外地埋管系統(tǒng)是保證機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行的一項(xiàng)基本條件。地埋管安裝施工由專 業(yè)技術(shù)施工隊(duì)伍進(jìn)行。首先，要選一個(gè)空蕩平坦的地方鉆井埋置地埋管，通常地埋管垂直安裝，由垂直鉆孔內(nèi)放置“ U”型PE管連接而成，U型管外與鉆孔孔井壁面之間填充沙 礫和黏土以增進(jìn)換熱能力。U型管與U型管之間并聯(lián)安裝，安裝形式為同程安 裝。地埋管的管溝布置可如附圖所示，U型管深埋在地下，干管也埋在凍土層以 下。所以管溝之上地面

11、可以作草坪、停車場(chǎng)，不耽誤正常的使用。埋管用孔井中心距一般保持在 45米間距以保證充分的換熱。為了減少占地面積，孔井可采用梅花形布置&】翅血柵四、地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)環(huán)保潔凈沒有燃燒過程，避免了排放任何煙塵及有害物質(zhì)，社會(huì)效益顯著。地埋側(cè)采用閉式循環(huán)，不會(huì)對(duì)地下水造成任何影響。節(jié)水省地地埋井設(shè)與綠化和廣場(chǎng)下部，不會(huì)占用任何地上面積。省去了鍋爐房，冷卻塔及附屬的煤場(chǎng)、渣場(chǎng)所占用的寶貴面積。節(jié)能經(jīng)濟(jì)能源利用率為傳統(tǒng)方式的3 4倍，投入1KW的電能可得到4KW以上 的制冷或供熱的能量。靈活安全真正做到“一機(jī)兩用”。利用地下水熱泵冬季向建筑物供暖，夏季向建筑 物供冷，提高了設(shè)備的利用率。機(jī)

12、組可靈活地安置在任何地方，節(jié)約空間。系統(tǒng)末端亦可作多種選擇。 無(wú)儲(chǔ)煤、儲(chǔ)油罐等衛(wèi)生及安全隱患。自動(dòng)化程度高，無(wú)需專業(yè)人員操控。運(yùn)行可靠 機(jī)組的運(yùn)行工況穩(wěn)定，幾乎不受環(huán)境溫度變化的影響，即使在寒冷的冬 季制熱量也不會(huì)衰減，更無(wú)結(jié)霜除霜之慮了。機(jī)組主要零部件技術(shù)已經(jīng)很成熟， 維護(hù)簡(jiǎn)單，主機(jī)運(yùn)行壽命可達(dá) 25 年以 上。五、地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用難點(diǎn)初投資較高地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的造價(jià)比其它形式的空調(diào)系統(tǒng)都高， 從而要求設(shè) 計(jì)和施工過程中各個(gè)環(huán)節(jié)控制必須嚴(yán)格， 每一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會(huì)影響 整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效果和運(yùn)行費(fèi)用。地埋管施工工藝復(fù)雜 地埋管系統(tǒng)施工不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求會(huì)使系統(tǒng)換熱量減小， 從而造成 系

13、統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用的提高。地埋管系統(tǒng)與主機(jī)匹配必須精確 地埋管設(shè)置大于實(shí)際數(shù)量會(huì)提高投資， 但對(duì)系統(tǒng)能耗不會(huì)帶來(lái)太大 影響；地埋管設(shè)置少于實(shí)際需要的數(shù)量則會(huì)造成熱泵制冷、制熱效率下 降，影響系統(tǒng)的運(yùn)行效果，同時(shí)也會(huì)使系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用大大提高?？諝庠礋岜孟到y(tǒng)、空氣源熱泵系統(tǒng)簡(jiǎn)介在自然界中，水總由高處流向低處，熱量也總是從高溫傳向低溫。但 人們可以用水泵把水從低處提升到高處，從而實(shí)現(xiàn)水的由低處向高處流動(dòng)， 熱泵同樣可以把熱量從低溫傳遞到高溫。所以熱泵實(shí)質(zhì)上是一種熱量提升 裝置，熱泵的作用是從周圍環(huán)境中吸取熱量，并把它傳遞給被加熱的對(duì)象 （溫度較高的物體），其工作原理與制冷機(jī)相同，都是按照逆卡諾循環(huán)工作 的，所不同的只是工作溫度范圍不一樣。一臺(tái)壓縮式熱泵裝置，主要有蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器和膨脹閥四部 分組成，通過讓工質(zhì)不斷完成蒸發(fā)（吸取環(huán)境中的熱量） 一壓縮一冷凝（放 出熱量）f節(jié)流f再蒸發(fā)的熱力循環(huán)過程，從而將環(huán)境里的熱量轉(zhuǎn)移到水 中（如圖所示）。生活或采暖熱水襯膨脹閥Q*壞境中的熱量熱泵在工作時(shí)，把環(huán)境介質(zhì)中貯存的能量 QA在蒸發(fā)器中加以吸收; 它本身消耗一部分能量，即壓縮機(jī)耗電 QB通過工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)在冷凝器中 進(jìn)行放熱QC, QC=QA+QB由此可以看出，熱泵輸出的能量為壓縮機(jī)做的功 QB和熱泵從環(huán)境中吸收的熱量QA因此，采用熱泵技術(shù)可以節(jié)約大量的電 能。二、空氣源熱泵主