水源热泵技术应用及实例系统分析

水源热泵技术应用及实例系统分析
摘要：当今社会环境污染与能源危机已成为全人类必须面对并要加以解决的重大课题，在这种背景下，以环保和节能为主要特征的绿色建筑及相应的供暖空调系统应运而生，而水源热泵技术正是满足这些要求的比较有代表性的低耗能新型供暖空调技术。

关键词：水源热泵；技术应用；实例系统
中图分类号：th3文献标识码：a文章编号：
引言：
水源热泵技术是利用地球表面浅层水源中吸收的太阳能而形成
的低温低热的资源，采用热泵原理，通过少量的高位电输入，而实现地位热量向高位热量转移的一种技术。

由于水源热泵技术是利用可再生能源的技术，加之现阶段我国的能源储备有限，面临环境保护以及可持续发展问题，因此提高水源热泵机组的运行效率是亟待解决的问题。

1．水源热泵技术的特点
1.1水源热泵技术的优点
（1）可再生能源利用技术。

水源热泵技术主要是利用地表水体所蕴含的大量太阳能能量作为冷热源，然后进行能量的转换。

其中可以利用包括地下水体、河流、湖泊以及海洋等水体作为冷热源。

地表土壤和水体作为一个大型的集热装置，能够收集47%的太阳能，且能够构成一个大型的动态能量平衡系统。

存储于其中的太阳能的散发和接受相对较为均衡，因此，水源热泵技术是利用可再生能源
的一种高新技术。

（2）环境效益显著。

水源热泵机组的运行主要靠电能的供应，而电能本身是一种清洁能源。

设计良好的水源热泵机组的电力消耗，与电供暖相比，能够减少70%能源消耗。

水源热泵机组在运行过程中没有任何污染，没有燃烧，没有废弃物，因此可以建造在居民区内，且无需远距离输送热量。

（3）高效节能。

在冬季，水源热泵机组可以利用的水体温度比周围环境温度高，大概为12℃～22℃，因此热泵循环的政法温度提高，能效较高。

在夏季可利用的水体温度比周围环境温度低，为18℃～35℃，因此制冷效果较好，机组效率较高。

（4）运行可靠性较高。

利用水源热泵技术在一年四季可以保持较为平稳的温度，波动范围较小，能够提供较好的空调冷源以及热泵水源。

由于水体温度较为恒定，因此热泵机组运行可靠性提高，保证了热泵机组的经济性和高效性。

（5）应用范围较广。

水源热泵系统不仅可以用于冬季供暖、夏季空调制冷，还可以提供生活热水，对于需同时又供热和供冷要求的建筑物，水源热泵有显著的优点，能够减少大量的能源消耗，一套设备即可同时供热和供冷。

1.2应用水源热泵技术的限制因素
（1）可利用水源限制。

水源热泵技术在理论上可以利用所有水源，但是在实际工程运行中，不同水源的利用成本差异较大。

因此，在不同地区是否有适当的水资源作为水源热泵机组的水源是其应
用的关键。

水源热泵技术两种应用方式中，闭式系统成本较高，而开式系统中，是否有合适的水源是水源热泵应用的限制条件。

（2）投资经济性限制。

由于在不同地区的能源政策以及燃料价格各不相同，水源条件也不同，导致水源热泵技术一次性投资及运行费用随地区不同而不同，因此在不同地区，不同用户的不同需求下，水源热泵的投资经济性也有所不同。

（3）水层地理结构限制。

由于水源热泵技术是从地下抽水然后回灌使用的，因此必须要考虑到用地的水层结构，以确保在消耗成本最低的情况下找到合适的水源。

除此以外还要考虑用地的地质遗迹土壤条件，以确保回灌得以顺利实现。

2．水源热泵技术的优越性
水源热泵空调系统是一种可以利用地球表面浅层水源（如地下水、河流和湖泊），和人工再生水源（工业废水、中水、地热尾水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。

水源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位热能的转移。

将水体和地层蓄能作为冬、夏季的供暖热源和空调冷源，即在冬季，把水体或地层中的热量“取”
出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量“取”出来，释放到水体和地层中去。

水源热泵冬季的工作流程如下图：水源热泵冬季工作流程图
水源热泵只取水中的热或冷而不消耗水，并且基本作到水体或地层蓄能的年平均能量平衡，不会造成任何污染。

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。

而锅炉供热只能将90% 以上的电能或70% ~90% 的燃料内能转化为热量，供用户使用，因此水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。

3．新旧系统对比分析
3.1工程相关背景及项目介绍
近年来，随着社会生产力的不断发展，社会文明程度的不断进步，人们的环保责任意识不断加强。

对采暖行业而言，人们不但需要高质量的供暖，同时还对该行业在环保、节能和安全文明生产方面提出了更高的要求。

社会的要求使得各种使用清洁能源的安全高效的供暖技术应运而生。

本工程为温泉酒店的娱乐区，有丰富的温泉污水余热资源，该部分采暖面积约2.4万m2，采暖管网最大距离400m。

该酒店原有一座采暖生活锅炉房，有930kw（热水）锅炉3台，一直以天然气为燃料。

安装热泵后表明：水源热泵技术先进，机组集成度高，安装方便；操作全自动化；经济性能良好；安全性能优越；操作简单，实用性强；对废热以及地热丰富的单位、地区而言有很强的实用性，具有广泛的推广价值。

该项目的热源是利用外输的40～50℃的污水余热，通过高效换热装置加热系统热媒清水，换热后的热媒清水温度上升约10℃左右，然后利用热泵将10℃的热量提取应用于采暖。

设计污水流量为
100m3/h时，热媒清水温度要求在35℃左右，压力保持在3kg以上。

3.2运行的经济性比较
热泵系统输入功率是840kw，输出功率为3867 kw，总输入、输出功率的大小可自动调整。

从运行情况看，在停用锅炉的情况下，运行参数稳定，换热能力和系统出力完全符合设计要求。

热媒清水进出水温度分别保持在30～40”和20～32”之间，主机做功时的温差在8～12”之间，系统运行时可保证出水温度大于45”（温度可以设置）。

热泵系统实现自动化，无需人工操作，这样大大节约了人员工资。

本项目经济对比表如下：
水源热泵与燃气锅炉费用对比
从上表可以看出：热泵供暖系统与原有的燃气锅炉相比每年可以节省42.024万元，热泵运行费用大大低于燃气锅炉的成本，因此热泵产品经济效益明显。

3.3运行的安全及环保性
使用水源热泵系统时燃油锅炉系统完全停用，大大降低了系统危险系数，使单位安全生产管理的压力大为降低；环保方面，由于新系统只消耗二次能源，使得与纯消耗一次能源的老系统相比几乎没有环境污染。

无论是废水、废气、固体废弃物、噪声还是其他环境污染物的产生量均大大降低，发生污染事故的可能性基本为零。

3.4操作与运行管理方面优越性
一段时间的运行实践表明，该系统操作简单，管理相对容易。

实现了以下几方面的自动控制功能：
（1）输出功率自动调节及保护功能；
（2）污水压力自动调节及保护功能；
（3）热媒清水温度、压力自动调节及保护功能；
（4）系统进口精细过滤及自动排污功能；
（5）系统变频自动补水。

4．结语
水源热泵技术是一项我国尚未完全发展的技术，同时也是一项在国家经济环境发展中急需发展的技术，通过明确水源热泵机组的工作原理，理解其工作条件及工作特点，明确其在各项领域中的使用现状，可以有效地发展我国的水源热泵技术，从而增强我国经济环保水平。

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