水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)

城市集中熱力網(wǎng)供熱。熱源主要有：燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)、大型燃氣、燃煤、燃油鍋爐房、燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)等。區(qū)域集中供熱（含樓棟或單元式集中供熱）。小區(qū)燃氣、燃煤、燃油鍋爐房、樓棟式（或單元式）燃氣采暖、集中水源熱泵、小區(qū)帶蓄熱裝置的電鍋爐、地熱熱水、地源熱泵等。分戶供熱。分戶燃氣爐、電暖氣（電熱膜）、分戶水源熱泵、分戶空氣源熱泵等。商業(yè)或公共建筑供熱（指其自然熱源的情況）。燃油或燃氣直燃機、空氣源熱泵、水源熱泵、電鍋爐、小型燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組等。一、可能采用的供暖方式空調(diào)用熱泵的分類采用按吸熱源類型分類法可將常用空調(diào)熱泵分為如下幾類：空氣源熱泵：冷暖空調(diào)機、一拖多；ＶＲＶ、多聯(lián)機；風冷式冷（熱）水熱泵。水源熱泵：地下水源熱泵（地下水地源熱泵，井水源熱泵）；地表水源熱泵（江、河、湖泊水源熱泵），湖水源熱泵；中水、污水水源熱泵；海水水源熱泵。地源熱泵（地埋管地源熱泵，土壤源熱泵、大地耦合式熱泵）：豎直埋管式地源熱泵；水平埋管式地源熱泵；豎直埋管＋水平埋管式地源熱泵。水環(huán)熱泵：夏季制冷機與冷卻塔運行正常供冷；冬季設一水箱，將水加熱至１３～１５℃，再用熱泵升溫后供熱。

水源熱泵技術是利用地球表面淺層水源如地下水、河流和湖泊中吸收的太陽能和地熱能而形成的低溫低位熱能資源，并采用熱泵原理，通過少量的高位電能輸入，實現(xiàn)低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移的一種技術。

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。二、水源熱泵技術的概念

水源熱泵是一種利用地下淺層地熱資源（包括地下水）既可供熱又可制冷的有效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。綠色、節(jié)能環(huán)保--水源熱泵水源熱泵原理與家用空調(diào)或者冰箱的原理完全相同壓縮機：壓縮和輸送循環(huán)工質(zhì)從低溫低壓處到高溫高壓處；蒸發(fā)器：使經(jīng)節(jié)流閥流入的制冷劑液體蒸發(fā)，以吸收被冷卻物體的熱量，達到制冷的目的；冷凝器：從蒸發(fā)器中吸收的熱量連同壓縮機消耗功所轉(zhuǎn)化的熱量在冷凝器中被冷卻介質(zhì)帶走，達到制熱的目的；膨脹閥或節(jié)流閥：對循環(huán)工質(zhì)起到節(jié)流降壓作用，并調(diào)節(jié)進入蒸發(fā)器的循環(huán)工質(zhì)流量。根據(jù)熱力學第二定律，壓縮機所消耗的功（電能）起到補償作用，使循環(huán)工質(zhì)不斷地從低溫環(huán)境中吸熱，并向高溫環(huán)境放熱，周而往復地進行循環(huán)。

水源熱泵系統(tǒng)類型屬可再生能源利用技術：水源熱泵利用地球水體所儲藏的太陽能資源作為冷熱源，進行能量轉(zhuǎn)換。地表土壤和水體收集了47％的太陽輻射能量，比人類每年利用能量的500倍還多，而且是一個巨大的動態(tài)能量平衡系統(tǒng)。高效節(jié)能：水源熱泵機組利用的水體溫度冬暖夏涼的特點，大大的提高了機組能效比。據(jù)美國環(huán)保署EPA估計，設計安裝良好的水源熱泵，平均來說可以節(jié)約用戶30～40％的供熱制冷空調(diào)的運行費用。運行穩(wěn)定可靠：水體溫度較恒定的特性，使得熱泵機組運行更可靠、穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟性。水源熱泵的特點環(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，消耗一次能源并導致污染物和二氧化碳溫室氣體的排放。設計良好的水源熱泵機組的電力消耗，比空氣源熱泵減少30％以上；比電熱器供暖減少70％以上。

水源熱泵技術采用的制冷劑，可以是R22或R134A、R407C和R410A等替代共質(zhì)。

運行沒有任何污染，可以建造在居民區(qū)內(nèi)，沒有燃燒，沒有排煙，也沒有廢棄物，不需要堆放燃料廢物的場地，且不用遠距離輸送熱量。一機多用，應用范圍廣：水源熱泵系統(tǒng)可供暖、供冷，還可供生活熱水，一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置。自動運行：工況穩(wěn)定，部件較少，機組運行簡單可靠，維護費用低；自動控制程度高，使用壽命長可達到15年以上。

能量利用系數(shù)直接電100%電廠發(fā)電33%損失67%房間33%鍋爐100%鍋爐效率70%房間70%損失30%熱泵熱泵100%電廠發(fā)電33%損失67%66%房間99%COP=3

地源熱泵的運行費用（采暖）比耗電空調(diào)節(jié)約22%～25%，比燃油、燃煤鍋爐運行費用節(jié)約40%～60%。系統(tǒng)平均壽命預計15～18年，開式循環(huán)系統(tǒng)30年，閉式循環(huán)系統(tǒng)壽命預計50年。美國10年的統(tǒng)計資料

空調(diào)系統(tǒng)初投資比較

空調(diào)系統(tǒng)運行費用比較

系統(tǒng)室內(nèi)安裝示意圖

系統(tǒng)室內(nèi)安裝方式

與分體空調(diào)比較——裝修效果

與分體空調(diào)比較——建筑外觀可利用的水源條件限制：理論上可以利用一切的水資源，在實際工程中，不同的水資源利用的成本差異是相當大的。所以在不同的地區(qū)是否有合適的水源成為水源熱泵應用的一個關鍵。水源熱泵閉式系統(tǒng)一般成本較高。而開式系統(tǒng)，能否尋找到合適的水源就成為使用水源熱泵的限制條件。對開式系統(tǒng)，水源要求必須滿足一定的溫度、水量和清潔度。

水層的地理結構的限制：對于從地下抽水回灌，必須考慮到地質(zhì)的結構，確?？梢栽诮?jīng)濟條件下打井找到合適的水源，同時還應當考慮地質(zhì)和土壤的條件，保證用后尾水的回灌可以實現(xiàn)。投資的經(jīng)濟性：不同地區(qū)、用戶及國家能源政策、燃料價格的影響的不同，水源的基本條件的不同；一次性投資及運行費用會有所不同。雖然總體來說，水源熱泵的運行效率較高、費用較低。但與傳統(tǒng)的空調(diào)制冷取暖方式相比，在不同地區(qū)不同需求的條件下，水源熱泵的投資經(jīng)濟性會有所不同。

水源熱泵應用的制約因素

1939年，瑞士蘇黎世議會大廈歐洲第一臺大型河水熱泵，輸出熱量175ｋＷ。

1945年，英國諾里季電力公司以河水為低溫熱源，輸出熱量200ｋＷ。

20世紀50年代初倫敦皇家節(jié)日音樂廳、蘇黎世市的聯(lián)邦工藝學院河水熱泵。

20世紀80年代在日本東京幕張地區(qū)城市生活廢水的水源熱泵系統(tǒng)。東京箱崎地區(qū)區(qū)域河水熱泵供冷供熱工程，一期工程規(guī)模為11000ｋＷ。

70年代初海水熱泵熱源：悉尼歌劇院。

90年代初建成的日本大阪南港宇宙廣場區(qū)域供熱供冷工程，23300ｋＷ。

1995年，瑞典斯德哥爾摩建設了總能力為180ＭＷ的世界上最大的海水熱泵站，用于區(qū)域供熱，占城市中心管網(wǎng)輸送總量的６０％。泵站由６臺供熱能力為３０ＭＷ／臺的熱泵機組組成，１９８４～１９８６年調(diào)試完成，投入運行。經(jīng)過８ａ的運行后，系統(tǒng)被公認為是大型供冷解決方案中近乎完美的工程。瑞典１ＭＷ以上的熱泵裝置中約３０％為海水熱源，其中１０ＭＷ以上的采用多級大型離心制冷機，中型的采用螺桿式制冷機。熱泵將低溫的海水溫度提升到５０～８０℃作供熱用。三、國內(nèi)外河水、海水源熱泵應用情況

建設部關于貫徹《國務院關于加強節(jié)能工作的決定》的實施意見（建科[2006]231號）“到“十一五”期末，中等城市完成既有建筑節(jié)能改造的面積要占既有建筑總面積的15%，小城市要完成10%；太陽能、淺層地能等可再生能源應用面積占新建建筑面積比例達25%以上”。建設部啟動《可再生能源行動計劃》。主要是：太陽能屋頂計劃和淺層地熱能利用計劃。2006年是開展示范的第一年，第一批下達的25個項目資金共10368萬元。2007年11月下達第二批可再生能源應用示范項目的57個項。

可再生能源示范項目省市項目名稱技術類型示范面積（萬m2）/光電（KWP）大連市星海灣商務區(qū)海水源熱泵15遼寧省北海熱電廠污水源熱泵15山東省青島魯能領秀城海水、污水源15山東省青島石老人生態(tài)旅游健身區(qū)海水源熱泵15北京市北京鑫福里小區(qū)污水源熱泵12.56北京市北工大軟件園培訓區(qū)污水源熱泵6.1大連市小平島新區(qū)海水源熱泵50.00青島市青島國際帆船中心海水源熱泵3.07安徽省“科學家園”職工住宅小區(qū)淡水源熱泵20.40湖南省湘潭東方名苑地表水水源熱泵淡水源熱泵25江蘇省南通新城住宅小區(qū)污水源熱泵33.33陜西省第四軍醫(yī)大學西京醫(yī)院醫(yī)療樓污水源熱泵3.31國內(nèi)的河水、海水應用情況

四、《科學家園》的優(yōu)越的水資源條件合肥地處北緯32°，東經(jīng)118°，屬亞熱帶季風氣候，夏熱冬冷，年平均氣溫15.7℃，最冷1月平均氣溫2.4℃，最熱7月平均氣溫28.4℃，年無霜期228天，太陽年輻射總量在498萬千焦/平方米左右，具有豐富的太陽能資源。董鋪水庫庫容2.42億方，平均深度10米，最深達到20多米。水溫冬暖夏涼，水質(zhì)硬度較小，PH值適中，金屬鹽含量少，是一個天然的品位極高的空調(diào)冷熱源。科學家園

1、地表水熱能利用的供需類型化類型城市名稱比例熱指標冷指標l類宜賓、重慶、宜昌、荊州、岳陽、武漢、鄂州、黃州、大大大l5座黃石、安慶、蕪湖、南通、淮安、合肥、鎮(zhèn)江2類九江、開封、鞍山、撫順、齊齊哈爾、黑河、吉林、大大小l8座西寧、咸陽、丹東、大連、秦皇島、天津、煙臺、威海、青島、日照、大慶3類攀枝花、寧波、溫州、廈門、汕頭、蘇州、無錫、湖州、大小大23座杭州、南昌、長沙、益陽、常德、湘潭、衡陽、南寧、梧州、肇慶、清遠、廣州、珠海、中山、惠州4類——大小小o座5類南京、上海、揚州、澳門小大大4座6類成都、洛陽、鄭州、許昌、聊城、濟寧、徐州、棗莊、小大小30座臨沂、連云港、朝陽、阜新、錦州、盤錦、沈陽、長春、哈爾濱、牡丹江、佳木斯、蘭州、銀川、西安、新鄉(xiāng)、濟南、濰坊、石家莊、遼陽、鐵嶺、本溪、遼源7類福州、湛江、北海、常州、嘉興、株洲、小小大l0座佛山、東莞、江門、深圳8類昆明、貴陽小小小2座注：說明中的比例指地表水供應市區(qū)面積比例，熱(冷)指標指平均熱(冷)負荷需求指標。

城市ＱｈΔＭΔＦｗＱｃΔＥΔＦｓΔｍ1Δｍ2Δｍ3Δｍ4ρＣＯ2

106ＧＪ萬ｔ萬元106ＧＪ106ｋＷｈ萬元萬ｔ萬ｔ萬ｔ萬ｔ萬ｔ/ｋｍ2天津130.8371.856516132.2183586267122913.411.788.947.7武漢122.9349.453114439.46103286857164817.992.3711.998.9上海62.8178.627151209.229051365568188.931.185.954.5杭州31.689.913670157.221841026304935.380.713.594.2合肥25.572.51101580.31115523973253.540.472.365.7無錫23.165.81000688.91234580063203.490.462.337.3重慶15.543.96680139.91943913183403.710.492.475.1南京16.346.2703044.3615288861962.140.281.433.12、地表水源熱泵技術應用的經(jīng)濟與環(huán)保效益指標哈爾濱工業(yè)大學環(huán)境工程學院提出了地表水源熱泵應用的節(jié)能、經(jīng)濟、環(huán)保三類共15個評價指標及其計算確定方法,并對我國102個城市的各項指標進行了預測計算,結果表明：地表水源熱泵技術在我國南方地區(qū)經(jīng)濟效益顯著,在北方地區(qū)則環(huán)保效益突出,而且各項效益還與城市的水源、規(guī)模、形狀、氣候、地理位置等因素密切相關。地表水源熱泵技術具有巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。

美國制冷學會ＡＲＩ３２０標準規(guī)定：對湖水水源熱泵系統(tǒng)來說，水體的面積及深度對系統(tǒng)供冷性能的影響比對供熱性能的影響大，要求水體（深4.5～9.0ｍ）的負荷不應超過0.013ｋＷ／ｍ２或其水體不應產(chǎn)生溫度分層現(xiàn)象。也有相關文章建議在設計時保證單位熱負荷所需的水體面積為不小于７９ｍ２／ｋＷ、水深不低于２ｍ。由此可推出，利用地表水源熱泵供冷時，通常要求淺水池或湖泊（４.５～６ｍ）的熱負荷不應超過１２～１３Ｗ／ｍ２?！翱茖W家園”建筑面積20萬m2，按照100W/m2計算，負荷20MW，需要水面積約16×105平方米。董鋪水庫水面積約45×105平方米，相連的大房郢水庫水面積約25×105平方米，完全滿足工程的要求。3、負荷對水面積的要求

4、夏季排放水對水環(huán)境的影響根據(jù)國家《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-2002)，人為造成的環(huán)境水溫變化應限制在：周平均最大溫升≤1℃。小區(qū)空調(diào)滿負荷運行時，循環(huán)流量為2476m3/h。全天循環(huán)流量為59430m3，溫升5℃；水庫容積為2.42×108m3，每天的循環(huán)水量占總庫容量的萬分之二點四，帶來的溫度變化為0.002℃；水溫的變化完全可由水面環(huán)境平衡。排放水僅僅利用水中的熱能，不會導致其它的污染，排放后的水質(zhì)不會變。

序號項目指標1

溫度傳感器

半導體2

溫度精度

±0.5℃3

測溫范圍

-55℃～125℃4

溫度分辨率

±0.06℃5

溫度校準

軟件校準6

記錄時間間隔

10秒至7天可選7

開始記錄時間可立即開始記錄或指定一個延遲時間開始記錄。8

實時記錄

記錄器可與計算機相連，并實時測量和記錄溫度9

內(nèi)存

32768字節(jié)，非易失存貯器10

電源

3.6V鋰電池，典型使用壽命2年?？筛鼡Q11

時間精度

±30秒/月，在20℃環(huán)境下運行12

探針長度

180cm或用戶指定長度13

重量

450g14

計算機接口

PC機RS232串口15

操作系統(tǒng)

Windows95/98/NT/2000/XP16

運行環(huán)境

-40℃～85℃17

材質(zhì)

不銹鋼5、董鋪水庫的水溫情況

6、董鋪水庫的水質(zhì)情況

湖水處理水庫戶內(nèi)主機戶內(nèi)主機戶內(nèi)主機戶內(nèi)主機末端末端末端末端戶內(nèi)主機戶內(nèi)主機戶內(nèi)主機戶內(nèi)主機末端末端末端末端戶內(nèi)主機戶內(nèi)主機戶內(nèi)主機戶內(nèi)主機末端末端末端末端戶內(nèi)主機戶內(nèi)主機戶內(nèi)主機戶內(nèi)主機末端末端末端末端集水器分水器補水器循環(huán)泵水源熱泵換熱器湖邊水泵湖邊水泵房五、《科學家園》湖水源熱泵系統(tǒng)原理框圖

需要研討問題1、集中式與戶式水源熱泵系統(tǒng)的比較項目戶式系統(tǒng)集中式系統(tǒng)系統(tǒng)造價初投資造價高初次投資造價減少了戶式主機分期投資有必要時，可分期投資。有必要時，可分期投資。占用空間小型機組安裝在戶內(nèi)、戶外，不需大機房。風機盤管吊頂安裝。影響建筑立面。需要要大機房。風機盤管吊頂安裝。對建筑立面影響小系統(tǒng)安裝統(tǒng)一品牌熱泵機組比較容易。多品牌麻煩。主機需專業(yè)裝調(diào)。戶內(nèi)安裝容易。運行管理容易出現(xiàn)水力失調(diào)，影響使用效果。運行維護困難。機房需要專人值守。維護相對容易。維修保養(yǎng)當機組產(chǎn)生故障時，不影響其它機組運行。機組產(chǎn)生故障時，整個系統(tǒng)停止運行，影響較大。溫度控制每臺熱泵機組可于任何時間選擇供冷或供熱。統(tǒng)一時間供冷或供熱。獨立計量可依每臺熱泵機組獨立計算耗能。主機耗能需通過電、水等間接計量。節(jié)能COP比大機組略低。管道不要保溫。用戶使用特點決定了冷熱同時使用的可能性小。戶外安裝要考慮保溫問題。COP高。管道需要保