水源熱泵基本知識

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一、 水源熱泵基本知識

（一） 基本概念

水源中央空調系統(tǒng)是一種從地下水資源中提取熱量的高效、節(jié)能、環(huán)保、再生的供熱（冷）系統(tǒng)。該系統(tǒng)是成熟的熱泵技術、暖通空調技術配套地質勘察成井技術于一體，在相對穩(wěn)定的水體溫度下高效、穩(wěn)定、經濟的運行。水源中央空調系統(tǒng)是由末端（室內空氣處理末端等）系統(tǒng)、水源中央空調主機（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，水源中央空調系統(tǒng)從水源中提取低品位熱能，通過電能驅動的水源中央空調主機（熱泵）“泵” 送到高溫熱源，以滿足用戶供熱需求。為用戶供冷時，水源中央空調系統(tǒng)將用戶室內的余熱通過水源中央空調主機（制冷）轉移到水源水中，以滿足用戶制冷需求。

    用戶（室內末端等）系統(tǒng)由用戶側水管系統(tǒng)、循環(huán)水泵、水過濾器、靜電水處理儀、各種末端空氣處理設備、膨脹定壓設備及相關閥門配件等組成。

    水源中央空調主機系統(tǒng)由壓縮機、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、各種水處理設備、水源水管系統(tǒng)和閥門配件等組成。

制冷工況的實現只需通過合理地設計用戶系統(tǒng)和水源水系統(tǒng)管道和閥門，切換閥門來實現進蒸發(fā)器的水源水改進冷凝器，進冷凝器的用戶系統(tǒng)循環(huán)水改進入蒸發(fā)器，以達到制冷的目的。（反之則為供熱工況）

    水源熱泵是利用了地球水體所儲藏的太陽能資源作為冷熱源，進行能量轉換的冷暖空調系統(tǒng)。地表土壤和水體不僅是一個巨大的太陽能集熱器，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（地下的水體是通過土壤間接的接受太陽輻射能量），而且是一個巨大的動態(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)散相對的均衡。這使得利用儲存于其中的似乎無限的太陽能或地能成為可能。所以說，水源熱泵是利用可再生能源的一種有效途徑。

（二）      水源熱泵中央空調系統(tǒng)的工作原理圖

在上圖中，供水井的地下水通過潛水泵進入機組并進行能量提取后回灌入回水井，構成井水循環(huán)系統(tǒng)。機組提取地下水中的低位能量并將其聚變?yōu)楦呶荒芰浚缓筝斔徒o冷暖水循環(huán)系統(tǒng)(用戶末端)。整個系統(tǒng)僅消耗電能，無任何污染。由于地下水循環(huán)使用．因此也不會造成地層沉降。主機占地面積比傳統(tǒng)方式大大減少，可放置在地下室等空間。

(三)水源熱泵中央空調系統(tǒng)水源應用條件

  一般來說，水源條件主要取決于四個因素，即水源水的獲取、水量、水溫、水質

   1  水源水的獲取

　    地表水、湖水、江河水、城市廢水、工業(yè)廢水等水源的利用政府一般不進行干預。但地下水（打井）需報節(jié)水辦批準。

　 2　水源水量

      水源水量能否滿足工程要求,取決于以下因素：

1) 建筑冷熱負荷大小

2) 空調系統(tǒng)的運行方式

3) 空調系統(tǒng)的設計方案

4) 水源水的溫度　　

（三） 水源熱泵機組的特點

節(jié)能性

　　與常規(guī)冷水機組比，常規(guī)機組散熱是在冷卻水30-35℃或32-37℃情況下散熱，但水源熱泵的散熱情況是在地下水溫度中散熱，溫度遠遠低于常規(guī)機組，由于溫差原因散熱能力被大大提高、耗電量被大幅度降低，同型號設備水源熱泵機組比常規(guī)設備制冷量提高20%-30%，耗電量降低15%左右。

環(huán)保潔凈

l 沒有燃燒過程，避免了排放任何煙塵及有害物質，社會效益顯著。

l 自由運用地表水資源，又可成功地控制地面沉降。

l 利用城市已有的地熱資源的棄水，既解決了熱污染問題，又進一步提高能效比

節(jié)水省地

l 以地表水為源體，向其吸收或放出能量，即不消耗水資源，也不會對其造成污染。

l 省去了鍋爐房，冷卻塔及附屬的煤場、渣場所占用的寶貴面積。

節(jié)能經濟

l 能源利潤率為傳統(tǒng)方式的3~4倍，投入1KW的電能可得到3~4KW以上的制冷或供熱的能量。

l 初投資是其它中央空調系統(tǒng)的2/3，運行費用可節(jié)省1/2~1/3。

靈活安全

l 真正做到“一機兩用”。利用地下水熱泵冬季向建筑物供暖，夏季向建筑物供冷，提高了設備的利用率。

l 機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。

l 無儲煤、儲油罐等衛(wèi)生及安全隱患。

l 自動化程度高，無需專業(yè)人員操控。

用途廣泛

l 從嚴寒地區(qū)至熱帶地區(qū)均適用。 在冬季不結凍地區(qū)的江、河、湖、水等均可得到有效利用

l 可為辦公樓、賓館、醫(yī)院、飯店、超市、幼兒園、別墅、居民小區(qū)等提供中央空調系統(tǒng)，并可同時提供生活熱水。

l 可為紡織、化工、食品、電子等行業(yè)提供工藝冷凍水

運行可靠

l 機組的運行工況穩(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衰減，更無結霜除霜之慮了。

l 機組主要零部件全部采用進口設備，維護簡單，主機運行壽命可達15年以上。

（五）水源熱泵中央空調的市場前景

1. 本項目是一種利用低位能源（空氣、土地、水、太陽能、工業(yè)廢熱等）代替一部分高位能源（煤、石油、電能等）以實現節(jié)能目的的高新技術，由于其所具備的高熱能轉換效率（1：4），無污染，運行成本低，便于物業(yè)管理，系統(tǒng)使用壽命長等特點，備受世界能源、環(huán)保組織和發(fā)達國家推崇，并被市場廣泛接受，自八十年代以來，年增長率一直保持在20%以上。如美國，85年只有14000臺水源熱泵，99年末統(tǒng)計，已安裝了400000臺。水源熱泵系統(tǒng)已占空調總保有量的20%，其中新建筑中占30%，這樣將降低溫室氣體1百萬噸，相當于減少50萬輛汽車的污染物排放，年節(jié)約能源費用達4.2億美元，美國的水源熱泵研究和應用偏重于住宅和商業(yè)小型系統(tǒng)（60KW以下），而中、北歐如瑞典、瑞士、奧地利、德國等國家則偏重于大型機組。據99年統(tǒng)計，水源熱泵在新建房屋中的利用率，瑞士為96%，奧地利為38%，丹麥為27%。

2. 在未來的幾年中，中國面臨著巨大的能源壓力。中國經濟在保持較高速度增長的同時,必須考慮環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展問題。所以要求提高能源利用率，要求能源結構調整。調整能源結構的方向就是從以煤為主轉為以燃氣、電為主。中國政府已于一九九七年與美國政府簽訂熱泵技術引進協(xié)議；國家建設部1999年提出在10年內建筑節(jié)能效率要在現有基礎上提高50%；北京市政府已明令在四環(huán)以內，撤掉所有燃煤鍋爐，在三年內改造1000萬平方米建筑取暖方式，使用清潔能源，并在財政上予以扶持。

    3．據調查統(tǒng)計，我國住宅空調安裝率迅速增長。上海居民住宅空調擁有率已超過60%，北京34%，城鎮(zhèn)居民擁有率20%，空調很可能成為冰箱、彩電后普及的又一種家電。這樣，對于黃河、長江中下游地區(qū)的城市，住宅環(huán)境就不再僅僅是采暖問題，而是要滿足統(tǒng)一考慮采暖和空調需求的綜合性問題。為此，采用具有諸多優(yōu)勢的水源熱泵方式將成為這種需求最具競爭力的住宅供熱空調方式。

    4．自95年以來，經過5年的市場導入和近200個完工項目的示范效應，中國建筑熱泵市場已經開始啟動，據專家估計，該市場成長期的市場總值每年可實現50-100億元，成熟期則可望達到500億-800億元。

5．目前全國十幾個省市有近20家企業(yè)在著手開發(fā)水源熱泵項目，但有產品和示范工程的企業(yè)只有7-8家。外國公司在中國的推廣才剛剛開始，目前只有一些象征性的示范工程。

    本項目在國際上已有30年的歷史，技術非常成熟。國內大多數公司均是引進技術和零部件，組裝生產。因此，對于中國企業(yè)來說，項目成功的關鍵，不主要取決于技術，而是市場推廣的能力和手段，以及進入市場的整體實力。

特注：水源熱泵設備從系統(tǒng)上講可分為兩種：1開式循環(huán)（利用水井中的地下水）；2閉式循環(huán)（在地下打孔安裝管路，利用地下水和土壤與管路中的水進行熱交換，將熱量散發(fā)到地下。）以上兩種方式投資商閉式稍高一些，但無須水利部門審批。