水源热泵系统介绍

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水源热泵工作原理

水源热泵工作原理

水源热泵工作原理水源热泵是一种利用地下水、湖泊、河流或者地表水等水源作为热源或者冷源的热泵系统。

它可以将水源中的热能转移到室内空间供暖或者制冷使用。

水源热泵系统由室内机组、水泵、水源井、水源侧换热器、蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀等组成。

工作原理如下:1. 蒸发器:水源热泵系统中的蒸发器是热泵循环的起始点。

在蒸发器中,制冷剂(普通为制冷剂R410A)吸收室外水源的热能,使水源的温度下降,同时制冷剂变成低温低压气体。

2. 压缩机:低温低压气体经过蒸发器后进入压缩机,压缩机将气体压缩成高温高压气体。

3. 冷凝器:高温高压气体进入冷凝器,在冷凝器中与室内空气进行换热,释放出热量。

制冷剂从高温高压气体转变为高温高压液体。

4. 膨胀阀:高温高压液体通过膨胀阀进入水源侧换热器,膨胀阀的作用是降低制冷剂的压力和温度,使制冷剂变成低温低压液体。

5. 换热器:水源侧换热器是将水源中的热能传递给制冷剂的部份。

低温低压液体经过换热器与水源进行换热,吸收水源的热能,使水源的温度上升,同时制冷剂变成低温低压气体。

6. 室内机组:低温低压气体再次进入蒸发器,与室内空气进行换热,释放出热量,供暖或者制冷室内空间。

水源热泵工作原理的关键在于制冷剂的循环。

通过压缩机的工作,制冷剂在高温高压状态下能够吸收和释放热量,实现热能的转移。

同时,通过膨胀阀的作用,制冷剂的压力和温度得到降低,使其能够吸收更多的热能。

水源热泵系统的优势在于可以利用水源中丰富的热能,具有高效节能、环保、稳定可靠的特点。

它可以在冬季供暖、夏季制冷,并且在运行过程中不产生烟尘和废气,对环境污染较小。

此外,由于水源的稳定性,水源热泵系统的运行效果也较为稳定可靠。

需要注意的是,水源热泵系统的安装和运行需要一定的技术要求和设备投资。

对于不同地区的水源条件和室内空间需求,需要进行合理的设计和选择,以达到最佳的使用效果。

总结起来,水源热泵系统利用水源作为热源或者冷源,通过制冷剂的循环工作原理,将水源中的热能转移到室内空间供暖或者制冷使用。

水源热泵工作原理

水源热泵工作原理

水源热泵工作原理水源热泵是一种利用水源作为热交换介质的热泵系统。

它利用水体的稳定温度来提供供暖、制冷和热水的能源。

水源热泵系统由热泵机组、水源井、水循环系统和室内末端设备组成。

1. 热泵机组热泵机组是水源热泵系统的核心部分,包括压缩机、膨胀阀、冷凝器和蒸发器等组件。

其工作原理基于热力循环过程,通过改变制冷剂的压力和温度来实现热量的转移。

2. 水源井水源井是水源热泵系统的热交换介质,一般是通过钻井或开挖井口获取地下水。

地下水具有较为稳定的温度,可用于吸收或释放热量。

3. 水循环系统水循环系统由水泵、水管道和水箱组成,用于将地下水引入热泵机组进行热交换,并将热量传递到室内或室外。

4. 室内末端设备室内末端设备包括供暖设备、制冷设备和热水设备等,用于将热泵机组提供的热量传递给室内空间或热水系统。

水源热泵的工作过程如下:1. 制冷模式在制冷模式下,热泵机组通过蒸发器吸收室内空气或水循环系统中的热量,使制冷剂蒸发。

蒸发后的制冷剂进入压缩机,被压缩成高温高压气体,然后通过冷凝器释放热量给水循环系统或室外环境。

制冷剂经过膨胀阀降压后,再次进入蒸发器循环,完成整个制冷过程。

2. 供暖模式在供暖模式下,热泵机组通过蒸发器吸收水循环系统中的低温热量,使制冷剂蒸发。

蒸发后的制冷剂进入压缩机,被压缩成高温高压气体,然后通过冷凝器释放热量给水循环系统。

制冷剂经过膨胀阀降压后,再次进入蒸发器循环。

通过这个过程,热泵机组将地下水中的低温热量提升到供暖所需的高温热量。

3. 热水模式在热水模式下,热泵机组通过蒸发器吸收水循环系统中的低温热量,使制冷剂蒸发。

蒸发后的制冷剂进入压缩机,被压缩成高温高压气体,然后通过冷凝器释放热量给水循环系统。

制冷剂经过膨胀阀降压后,再次进入蒸发器循环。

通过这个过程,热泵机组将地下水中的低温热量提升到热水所需的高温热量。

水源热泵的优势:1. 高效节能:水源热泵利用地下水的稳定温度作为热源,不受气候变化的影响,具有较高的能效比,可节约能源消耗。

水源热泵工作原理及特点

水源热泵工作原理及特点

水源热泵工作原理及特点水源热泵是一种利用水体作为热源或者热汇的热泵系统。

它通过循环工作的方式,将水体中的热能转移到室内或者室外,实现供暖、制冷和热水供应等功能。

下面将详细介绍水源热泵的工作原理及其特点。

一、工作原理水源热泵的工作原理可以分为四个过程:蒸发、压缩、冷凝和膨胀。

1. 蒸发:水源热泵通过蒸发器从水体中吸收热能,将水体中的低温热量转化为制冷剂的蒸发热。

2. 压缩:制冷剂经过蒸发后,进入压缩机,通过压缩机的工作,制冷剂的温度和压力都会升高。

3. 冷凝:经过压缩后的制冷剂进入冷凝器,通过冷凝器与环境空气或者水体进行热交换,释放热量。

4. 膨胀:经过冷凝后的制冷剂进入膨胀阀,通过膨胀阀的作用,制冷剂的温度和压力都会降低,回到蒸发器循环使用。

二、特点1. 高效节能:水源热泵利用水体中的低温热能进行加热,不需要额外的燃料消耗,能源利用效率高,节能环保。

2. 适应性强:水源热泵适合于各种水源,如河流、湖泊、水井等,具有较大的适合范围。

3. 环境友好:水源热泵不产生烟尘、废气和噪音,对环境污染小,符合可持续发展的要求。

4. 多功能:水源热泵可以实现供暖、制冷和热水供应等多种功能,满足不同季节和使用需求。

5. 稳定可靠:水源热泵系统结构简单,运行稳定可靠,维护成本低。

6. 长寿命:水源热泵采用的主要设备如压缩机、换热器等具有较长的使用寿命,可持续运行多年。

7. 节省空间:水源热泵系统占地面积小,不需要燃气锅炉等设备,节省了室内空间。

8. 可调节性好:水源热泵系统可以根据需要调节供暖或者制冷的温度和风量,提供舒适的室内环境。

9. 投资回报高:尽管水源热泵系统的初投资较高,但由于其节能性能和长寿命,可以在较短期内获得投资回报。

总结:水源热泵是一种利用水体作为热源或者热汇的热泵系统,其工作原理包括蒸发、压缩、冷凝和膨胀四个过程。

水源热泵具有高效节能、适应性强、环境友好、多功能、稳定可靠、长寿命、节省空间、可调节性好和投资回报高等特点。

水源热泵系统介绍

水源热泵系统介绍

水源热泵系统介绍一、水源热泵系统分类z以辅助排热(冷却塔)、辅助加热(一般为锅炉)为冷热源的水环热泵系统;z以利用土壤作为冷热源的土壤热泵,即为地下耦合热泵系统;z以利用地下水为冷热源的地下水热泵系统;z以利用地表水为冷热源的地表水热泵系统。

以下介绍除水环、土壤源热泵系统以外的其他形式的系统。

二、水源热泵系统特点z环保:利用水作为冷热源,进行能量转换,减少二氧化碳和其他大气污染物的排放及霉菌污染,不产生任何废渣、废水、废气和烟尘;z节能:冷热源温度条件优于环境控器,运行效率高;z节资:集采暖、空调、生活热水三位于一体,增强经济性;z稳定:水温条件相对稳定,波动范围远小于空气温度变化,使运行可靠稳定;z灵活:机组选配形式多样,可同时空调、采暖,达到四管制效果;z美观:与风冷热泵相比无需室外机,保证建筑外立面的美观。

井水源热泵系统——系统原理夏季:地下凉爽的井水(相对环境温度)通过热泵机组,带走空调系统载冷剂热量,使室内变得凉爽。

冬季:地下温暖的井水(相对环境温度)通过热泵机组,将热量换给空调水系统原理图——设计要求从当地打井队或者资质勘探局了解到当地抽井的出水量及回灌井的回灌量,确认抽水井和回灌井的比例。

了解井水水质及历年一年四季井水的水温。

——流程及注意事项z井的构造要求抽水井和回灌井的成井工艺完全一样,冬季和夏季交替使用,即作为抽水井使用也作为回灌井使用,可延长水井的使用寿命,并有利于地下水的回灌。

通常全井通孔孔径Φ850mm;井管直径Φ500mm。

z水过滤滤水管采用笼状双层填砾过滤器(两层滤网均为约翰逊式)。

内层为Φ525mm 低碳钢塑料喷涂滤网,缠丝间隙1.5mm,孔隙率34%;外层滤网形式与同层滤网相同,直径Φ697mm,缠丝间隙1.0mm,孔隙率26.6%。

双属滤网之间充填2~3mm石英砂。

滤水管与井壁之间的环状间隙充填1.5~5.0mm的石英砂,充填高度高于顶层滤水管以上20~30m。

水源热泵系统的组成和工作原理

水源热泵系统的组成和工作原理

水源热泵系统的组成和工作原理一、组成结构:1.水源:水源热泵系统主要利用地下水、湖泊、江河等水源进行能量交换。

水源应具备充足的水量和稳定的温度,以满足系统的需求。

2.水泵:用于将水源中的水抽入系统并驱动水流。

3.蒸发器:负责吸收水源中的热量,并将制冷剂蒸发成气态。

4.膨胀阀:用于控制制冷剂的流量,并调节制冷剂的压力和温度。

5.冷凝器:通过管道将制冷剂进行冷却,并将它从气态变为液态。

6.压缩机:负责提高制冷剂的压力和温度,使其能够顺利进行制冷循环。

7.管道系统:用于连接各个组成部分,确保制冷剂的流动和热能的交换。

8.控制系统:用于监测和控制水源热泵系统的运行,以确保系统的效率和性能,并保护系统的正常运行。

二、工作原理:1.制冷循环:水源热泵系统利用制冷剂完成热能的传递。

首先,制冷剂通过膨胀阀进入蒸发器,此时制冷剂的压力降低,温度也随之降低。

接着,制冷剂吸收水源中的热量,使其蒸发成气态。

然后,气态的制冷剂通过压缩机被压缩,增加了其温度和压力。

最后,制冷剂通过冷凝器,将热量释放到供热系统中,同时由气态变为液态。

整个过程完成了制冷剂的循环,使得水源中的热能得以利用。

2.系统运行:水源热泵系统的运行过程可以分为制冷和制热两个周期。

在制冷周期中,制冷剂吸收水源中的热量,然后通过冷凝器将热量释放到室内空间中,起到制冷作用。

而在制热周期中,制冷剂吸收室内空间中的热量,通过蒸发器将热量释放到水源中,起到供热作用。

系统的运行通过控制系统进行监测和调节,以确保制冷和制热的顺利进行。

3.能量交换:水源热泵系统通过水源和室内空间之间的热量交换,实现了能源的高效利用。

在制冷周期中,系统从水源中吸收低温的热量,然后将高温的热量释放到室内空间中,实现了自然冷却。

而在制热周期中,则相反,系统从室内空间中吸收低温的热量,然后将高温的热量释放到水源中,实现了空间的供热。

总体来说,水源热泵系统的组成主要包括水源、水泵、蒸发器、膨胀阀、冷凝器、压缩机、管道系统和控制系统;其工作原理是通过制冷循环实现热能的传递和能量的交换,从而实现空间的制冷和供热。

水源热泵工作原理及特点

水源热泵工作原理及特点

水源热泵工作原理及特点水源热泵是一种利用水源地热能进行加热和制冷的系统。

它利用水源地的稳定温度来提供热能或冷能,从而实现室内空调和供暖的效果。

水源热泵系统由热泵机组、水源井、水泵、水箱、换热器、管道等组成。

下面将详细介绍水源热泵的工作原理及其特点。

一、工作原理1. 压缩机工作原理:水源热泵系统中的压缩机是核心部件。

它通过压缩制冷剂使其温度和压力升高,然后将高温高压的制冷剂通过换热器与水源进行热交换。

2. 换热器工作原理:换热器是水源热泵系统中的关键部件之一。

它通过与水源接触,将水源的热能转移到制冷剂上。

在供暖模式下,换热器将水源的热能传递给制冷剂,使制冷剂蒸发并吸收热量;在制冷模式下,换热器将室内空气的热量传递给水源,使制冷剂冷凝释放热量。

3. 水泵工作原理:水泵用于将水源抽送到换热器中,以实现热能的传递。

水泵通过电动机驱动,将水源从水井或水体中抽取出来,并将其送入换热器。

4. 控制系统工作原理:水源热泵系统的控制系统起到监测和控制整个系统的作用。

它可以根据室内温度和设定的温度要求,自动调整压缩机、水泵和风机的运行状态,以实现室内空调和供暖的效果。

二、特点1. 高效节能:水源热泵系统利用水源地的稳定温度,不需要像空气源热泵那样受到气温的影响,因此具有更高的热效率和制冷效率。

相比传统的电加热或燃气锅炉供暖系统,水源热泵系统能够节省能源,降低能耗。

2. 环保节能:水源热泵系统不需要燃烧燃料,减少了二氧化碳和其他有害气体的排放,对环境友好。

同时,水源热泵系统利用可再生能源,不会耗尽地下水资源,具有较低的环境影响。

3. 适应性强:水源热泵系统适用于各种建筑类型,包括住宅、商业建筑和工业厂房。

它可以满足不同区域和季节的供暖和制冷需求。

4. 稳定可靠:水源热泵系统利用水源地的稳定温度,不受气温和季节变化的影响,具有稳定可靠的运行特点。

同时,水源热泵系统的核心部件采用优质材料和先进技术制造,具有较长的使用寿命。

水源热泵系统

水源热泵系统
水源热泵系统是一种利用地下水、湖水、江河水等水源进
行能量交换的热泵系统。

其工作原理是通过水源热泵将水
源中的低温热能吸收并利用,提供供暖、制冷、热水等功能。

水源热泵系统由水源热泵机组、水源井或水池、水泵及管
道等组成。

水源热泵机组通过水泵将水源中的水抽入机组,然后通过换热器将水源中的低温热能转移到制冷剂上。


冷剂在压缩机的作用下被压缩、升温,释放高温热能,然
后通过换热器将热能传递给供暖或制冷系统。

水源热泵系统的优点包括高效节能、环保、可调节性强等。

由于水源热泵系统利用了地下水、湖水、江河水等水源中
的低温热能,能够在较低的外界温度下工作,同时因为水
的热容量较大,导热性好,传热效果较好,因此能效比较高。

另外,水源热泵系统不需要燃烧能源,不产生废气、
废水、废温等污染物,具有较好的环保性。

同时,水源热
泵系统还具有较强的可调节性,可以根据需求随时调节供
暖或制冷的温度和风量。

但水源热泵系统也存在一些限制和挑战。

首先,对于一些地区没有适合的水源供给的情况下,无法采用水源热泵系统。

其次,水源热泵系统的安装需要较大的空间和一定的建设投资。

最后,水源热泵系统在运行过程中需要注重水源的保护和管理,避免污染和水源的枯竭。

总的来说,水源热泵系统是一种有效的利用水源热能的热泵系统,可以提供高效节能的供暖、制冷、热水等服务,具有较好的环保性和可调节性。

然而,其安装和运行也需要考虑一些限制和挑战。

水源热泵工作原理

水源热泵工作原理水源热泵是一种利用水体作为热源或者热汇的热泵系统,通过循环工作介质在水源热泵系统中的蒸发、压缩、冷凝和膨胀等过程,实现热能的转移和利用。

其工作原理主要包括四个步骤:蒸发、压缩、冷凝和膨胀。

1. 蒸发:水源热泵系统中的工作介质(普通为制冷剂)从液态转变为气态,吸收水体中的热量。

这一过程发生在蒸发器中,蒸发器通过与水体直接接触,将水体中的热量传递给工作介质。

2. 压缩:蒸发后的气态工作介质被压缩机吸入,并在压缩机内被压缩成高温高压气体。

压缩机的工作需要消耗电能,将气体压缩使其温度升高。

3. 冷凝:高温高压气体进入冷凝器,在冷凝器中与水体进行热交换。

冷凝器中的水体吸收了工作介质的热量,使其冷却并转变为液态。

同时,工作介质由气态转变为液态。

4. 膨胀:液态工作介质通过膨胀阀进入蒸发器,压力降低,温度下降。

在蒸发器中,液态工作介质再次蒸发,吸收水体中的热量,从而完成一个循环。

水源热泵的工作原理可以通过一个闭合的热力循环来解释。

通过不断循环的过程,水源热泵系统能够将低温水体中的热量转移到高温的热汇(如供暖系统),从而实现能量的转移和利用。

水源热泵系统的热源可以是地下水、湖泊、河流等水体,而热汇可以是供暖系统、热水系统等。

水源热泵系统的优势在于其高效节能和环保性能。

相较于传统的供暖方式,水源热泵系统能够利用水体中的低温热量,通过循环工作介质的方式将其转化为高温热量,从而实现供暖和热水的需求。

与传统的燃煤、燃气等供暖方式相比,水源热泵系统减少了对化石燃料的依赖,减少了温室气体的排放,具有显著的环保效益。

此外,水源热泵系统还具有稳定可靠、运行安全、寿命长等优点。

通过合理设计和运行维护,水源热泵系统能够稳定地提供热能,满足不同季节和不同地区的供暖和热水需求。

总结起来,水源热泵的工作原理是通过循环工作介质在蒸发、压缩、冷凝和膨胀等过程中,实现热能的转移和利用。

它利用水体作为热源或者热汇,通过热力循环将水体中的低温热量转移到高温的热汇,实现供暖和热水的需求。

水源热泵工作原理及特点

水源热泵工作原理及特点引言概述:水源热泵是一种利用地下水、湖泊水或河水等水源作为热源或冷源的热泵系统。

它通过循环水来传递热量,实现供暖、制冷和热水供应。

本文将详细介绍水源热泵的工作原理及其特点。

一、工作原理1.1 水源热泵的基本组成水源热泵主要由蒸发器、压缩机、冷凝器和节流装置等组成。

蒸发器通过循环水吸收地下水中的热量,使水的温度升高;压缩机将吸收的热量压缩,提高其温度;冷凝器通过冷却循环水,释放热量到室内或室外环境;节流装置用于调节制冷剂的流量。

1.2 工作循环过程水源热泵工作循环过程主要包括蒸发、压缩、冷凝和膨胀四个阶段。

首先,蒸发器中的制冷剂吸收地下水中的热量,发生蒸发过程;然后,压缩机将蒸发器中的制冷剂压缩,提高其温度和压力;接着,冷凝器中的制冷剂通过冷却循环水,释放热量;最后,制冷剂通过膨胀装置,降低温度和压力,重新进入蒸发器,完成一个工作循环。

1.3 热泵效率水源热泵的效率主要由COP(Coefficient of Performance)来衡量,即每单位电能所提供的热量。

水源热泵的COP通常在3到5之间,比传统的电阻加热和燃气锅炉更高。

这意味着使用水源热泵可以节约能源并减少对环境的影响。

二、特点2.1 高效节能水源热泵利用地下水等水源作为热源或冷源,其热量来源稳定可靠。

相比传统的电阻加热和燃气锅炉,水源热泵具有更高的能效比,能够显著节约能源。

2.2 环境友好水源热泵不产生烟尘、废气和噪音,对环境污染较小。

同时,由于其高效节能的特点,使用水源热泵可以减少对化石燃料的需求,降低温室气体的排放,对环境保护起到积极的作用。

2.3 多功能应用水源热泵不仅可以提供供暖和制冷,还可以用于热水供应。

它可以根据季节和需要灵活调节工作模式,满足不同场所的需求。

三、适用范围3.1 住宅建筑水源热泵可以广泛应用于住宅建筑,为居民提供舒适的室内环境。

它适用于各种地质条件下的住宅区,无论是新建还是改造,都可以考虑采用水源热泵系统。

水源热泵空调系统简介

水源热泵空调系统简介一、背景环境污染和能源危机已成为当今社会的两大难题,如何在享受的同时付出最少的代价逐渐成为人类的共识,在这种背景下以环保和健康为主要特征的绿色建筑应运而生。

尽可能少地消耗能源为建筑物创造舒适环境已经成为空调的发展方向,开发利用天然的冷/热源能够为空调带来节能和环保双重效益,因而越来越受到人们的重视。

地下水是一个巨大的天然资源,其热惰性极大,全年的温度波动很小,一般说来,埋藏于地表50m以下的深井水可常年维持在该地区年平均温度左右,是一种理想的天然冷热源。

二、水源热泵简介水源中央空调系统是一种从地下水资源中提取热量的高效、节能、环保、可再生的供热(冷)系统。

该系统是成熟的热泵技术、暖通空调技术配套地质勘察成井技术于一体,在地下50~100米相对稳定的水体温度下高效、稳定、经济的运行。

水源中央空调系统是由末端(室内空气处理末端等)系统、水源中央空调主机(又称为水源热泵)系统和水源水系统三部分组成。

为用户供热时,水源中央空调系统从水源中提取低品位热能,通过电能驱动的水源中央空调主机(热泵)“泵”送到高温热源,以满足用户供热需求。

为用户供冷时,水源中央空调系统将用户室内的余热通过水源中央空调主机(制冷)转移到水源水中,以满足用户制冷需求。

用户(室内末端等)系统由用户侧水管系统、循环水泵、水过滤器、静电水处理仪、各种末端空气处理设备、膨胀定压设备及相关阀门配件等组成。

水源中央空调主机系统由压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀、各种制冷管道配件和电器控制系统等组成。

水源水系统由取水装置、取水泵、各种水处理设备、水源水管系统和阀门配件等组成。

制冷工况的实现只需通过合理地设计用户系统和水源水系统管道和阀门,切换阀门来实现进蒸发器的水源水改进冷凝器,进冷凝器的用户系统循环水改进入蒸发器,以达到制冷的目的。

(反之则为供热工况)水源热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源,进行能量转换的冷暖空调系统。

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INTEODUCTION TO W ATER-SOUECE HEAT PUMP SYSTEM一、水源热泵技术的概念和工作原理水源热泵技术是利用地球表面浅层水源如地下水、河流和湖泊中吸收的太阳能和地热能而形成的低位热能资源,并采用热泵原理,通过少量的高位电能输入,实现低位热能向高位热能转移的一种技术。

地球表面浅层水源如深度在1000米以内的地下水,地表的河流和湖泊和海洋中,吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量,并且水源的温度一般都十分稳定。

水源热泵机组工作原理就是在夏季将建筑物中的热量转移到水源中,由于水源温度低,所以可以高效地带走热量,而冬季,则从水源中提取能量,由热泵原理通过空气或水作为载冷剂提升温度后送到建筑物中。

通常水源热泵消耗1KW的能量,用户可以得到4KW以上的热量或冷量。

水源热泵机组工作的原理示图如下:水源热泵根据对水源的利用方式的不同,可以分为闭式系统和开式系统两种。

闭式系统是指在水侧为一组闭式特循环的换热套管,该组套管一般水平或垂直埋于地下或湖水海水中,通过与地壤或海水换热来实现能量转移。

(其中埋于土壤中的系统又称土壤源热泵,埋于海水中的系统又称海水源热泵)。

开式系统是指从地下抽水或地表抽水后经过换热器直接排放的系统。

与锅炉(电、燃料)和空气源热泵的供热系统相比,水源热泵具明显的优势。

锅炉供热只能将90%~98%的电能或70~90%的燃料内能转化为热量,供用户使用,因此地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能,比燃料锅炉节省二分之一以上的能量,由于水源热泵的热源温度全年较为稳定,一般为10~25℃,其制冷、制热系数可达3.5~4.4,与传统的空气热源泵相比,要高出40%左右,其运行费用为普通中央空调的50~60%,因此,近十几年来,尤其是近五年来,水源热泵空调系统在北美如美国、加拿大及中北欧如瑞士、瑞典等国家取得了较快的发展,中国的水源热泵市场也日趋活跃,可以预计,该项技术将会成为21世纪最有效的供热和供冷空调技术。

在中国的传统的空调系统概念中,由于国家的经济发展状况和政策的影响,在相当长的时期中,北方一般以燃煤锅炉解决冬季取暖问题,在南方以水冷机组解决夏季制冷问题。

在二十世纪八十年代以后,制冷机组的方式开始多样化,此时,出现了溴化锂机组、风冷机组,机组的容量也从原有的大中型机组过渡为大中小型机组,在二十世纪九十年代以后,对于取暖方式也开始有新的尝试和探讨,特别是随着要持续发展和公众环保意识的提高,世界和中国能源利用的结构都正在转变,从原有的煤、石油取暖过渡到以天然气及电等清洁能源。

北京作为大气污染最为严重的城市之一,其治理大气污染的政策中就包括能源结构的调整,从以煤为主改为天然气和电力替代能源。

但是,替代能源虽然可以部分解决大气污染的问题,可是天然气和石油等属于不可再生的能源,从可持续发展的角度看,必须提高能源利用率或者寻找可以再生的能源,而水源热泵机组就是比较理想的一种设备。

二、水源热泵的特点由于水源热泵技术利用地表水作为空调机组的制冷制热的源,所以共具有以下特点:1、属可再生能源利用技术水源热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源,进行能量转换的供暖空调系统。

其中可以利用的水体,包括地下水或河流、地表的部分的河流和湖泊以及海洋。

地表土壤和水体不仅是一个巨大的太阳能集热器,收集了47%的太阳辐射能量,比人类每年利用能量的500倍还多(地下的水体是通过土壤间接的接受太阳辐射能量),而且是一个巨大的动态能量平衡系统,地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散的相对的均衡。

这使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地能作为可能。

所以说,水源热泵利用的是清洁的可再生能源的一种技术。

2、高效节能水源热泵机组可利用的水体温度冬季为12-22℃,水体温度比环境空气温度高,所以热泵循环的蒸发温度提高,能效比也提高。

而夏季水体为18-35℃,水体温度比环境空气温度低,所以制冷的冷凝温度降低,使得冷却效果好于风冷式各冷却塔式,机组效率提高。

据美国环保署EPA估计,设计安装良好的水源热泵,平均来说可以节约用户30~40%的供热制冷空调的运行费用。

3、运行稳定可靠水体的温度一年四季相对稳定,其波动的范围远远小于空气的变动。

是很好的热泵热源和空调冷源,水体温度较恒定的特性,使得热泵机组运行更可靠、稳定,也保证了系统的高效性和经济性。

不存在空气源热泵的冬季除雷等难点问题。

4、环境效益显著水源热泵的使用电能,电能本身为一种清洁的能源,但在发电时,消耗一次能源并导致污染物和二氧化碳温室气体的排放。

所以节能的设备本身的污染就小。

设计良好的水源热泵机组的电力消耗,与空气源热泵相比,相当于减少30%以上,与电供暖相比,相当于减少70%以上。

水源热泵技术采用的制冷剂,可以是R22或R134A,R407C和R410A等替代共质。

水源热泵机组的运行没有任何污染,可以建造在居民区内,没有燃烧,没有排烟,也没有废弃物,不需要堆放燃料废物的场地,且不用远距离输送热量。

5、一机多用,应用范围广水源热泵系统可供暖、空调,还可供生活热水,一机多用,一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。

特别是对于同时有供热和供冷要求的建筑物,水源热泵存着明显的优点。

不仅节省了大量能源,而且用一套设备可以同时满足供热和供冷的要求,减少了设备的初投资。

水源热泵可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等到建筑,小型的水源热泵更适合于别墅住宅的采暖、空调。

6、自动运行水源热泵机组由于工况稳定,所以可以设计简单的系统,部件较少,机组运行简单可靠,维护费用低,自动控制,程度高,使用寿命长可达到15年以上。

当然,象任何事物一样,水源热泵也不是十全十美的,其应用也会受到制约。

(1)可利用的水源条件限制水源热泵理论上可以利用一切的水资源,其实在实际工程中,不同的水资源利用的成本核算差异是相当大的。

所以在不同的地区是否有合适的水源成为水源热泵应用的一个关健。

目前的水源热泵利用方式中,闭式系统一般成本较高。

而开式系统,能否寻找到合适的水源就成为使用水源热泵的限制条件。

对开式系统,水源要求必须满足一定的温度,水量和清洁度。

(2)水层的地理结构的限制对于从地下抽水回灌的使用,必须考虑到使用地的地质的结构,确保可以在经济条件下打井找到合适的水源,同时还应当考虑当地的地质和土壤的条件,保证用后尾水的回灌可以实现。

(3)投资的经济性由于受到不同地区、不同用户及国家能源政策、燃料价格的影响,水源的基本条件的不同,一次性投资及运行费用会随着用户的不同而有所不同。

虽然总体来说,水源热泵的运行效率较高、费用较低。

但与传统的空调制冷取暖方式相比,在不同地区不同需求的条件下,水源热泵的投资经济性会有所不同。

三、国内外水源热泵的发展及特点在国外,关于水源热泵的研究分属于两种热泵系统,一种为地源热泵,一种为海水热泵。

其中地源热泵真正意义的商业应用也只有近十所的历史,但发展相当迅速。

如美国,截止1985年全国共有14000台地源热泵,而1997年就安装了45000台,到目前为止已安装了400000台,而且每年以10%的速度增长。

1998年美国商业建筑中地源热泵系统已占空调总保有量的19%,其中新建筑中占30%。

美国地源热泵工业已经成立了由美国能源环境研究中心(Energy&Environmental Research Center)美国地下水资源联合会(National Ground Water Association)、爱迪生电力研究所(Edison Electric Institute)及人多地源热泵制造设计销售公司以及政府机构和建筑商等146家成员组成的美国地源热泵协会,该协会在近年中将投入一亿美元从事开发、研究和推广工作。

美国计划到2001年达到每年安装40万台地源热泵的目标,其中水源热泵占15%,届时将降低温室气体排放1百万吨,相当于减少50万辆汽车的污染物排放或种植1百万英亩,年节约能源费用达4.2亿美元,此后,每年节约能源费用再增加1.7亿美元。

美国水源热泵的制造厂商有著名的公司有Addison Products Company、Advanced Geothermal Technology、Carrier Corporation、Climatemaster、Inc、Econar Energy Systems Corporation FHP Manufacturing Mannoth Inc、The Trane Company WaterFurnace international 等公司。

美国的水源热泵的研究和应用更偏重用于住宅和商业小型系统(20RT以下),多采用水空气系统,如大家熟知的TRANE等推出的产品,在大型建筑方面,美国推行WLHP系统,即水环热泵系统。

与美国的地源热泵发展有所不同,中、北欧如瑞典、瑞士、奥地利、德国等国家主要利用浅层地热资源,地下土壤埋盘管(埋深〈400米深〉的地源热泵,用于室内地板辐射供暖及提供生活热水。

据1999年的统计,为粗用的供热装置中,地源热泵所占比例,瑞士为96%,奥地利为38%,丹麦为27%。

同时,中、北欧水源热泵的研究和应用也比较多。

中国最早在50年代,就曾在上海、天津等地尝试夏取冬灌的方式抽取地下水制冷,天津大学热能研究所吕灿仁教授开展了我国热泵的最早研究,1965年研成功国外第一台水冷式热泵空调机。

目前,国内的清华大学、天津大学、重庆建筑大字、天津商学院、中国科学院广州能源研究所等多家大学和研究机构都在对水源热泵进行研究。

其中清华大学在多工况水源热泵经过多年的研究已形成产业化的成果,已建成数个示范工程。

国内的水源热泵制造厂商中清华同方人工环境设备公司、山东海阳富尔达是比较早的水源热泵制造厂家,但目前也有相当多的制冷空调厂家将其普通的水冷机组改造为水源热泵。

中国的水源热泵的研究和应用才刚刚起步,与国外相比,在热泵机组的优化设计和工程应用上还存在较大差距。

目前,世界特别看好中国的市场。

美国能源部和中国科技部于1997年11月签署了中美能源效率及可再生能源合同协定书,其中主要内容之一是“地源热泵”,该项目拟在中国的北京、杭州和广州3个城市各建一座采用地源热泵供暖空调的商业建筑,以推广运用这种“绿色技术”缓解中国对煤炭和石油的依赖程度,从而达到能源资源多元化的目的。

据称“华亭嘉园“即是此项目的应用。

2000后6月19至23日在北京由国家科学技术部高新技术开发与产量化司如开了中美地热泵技术交流会,会议的主题就是提高运用地热泵技术为住宅水区或公用楼宇采暖制冷、大幅降低运行费用的节能解决方案”的主题。

在未来的几年中,中国面临着巨大的能源压力。

一方面,中国的经济要保持较高速度的增长,另一方面,又必须考虑环保和可持续发展问题。

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