水源热泵_原理及工程实例
水源热泵供暖方案
水源热泵供暖方案概述水源热泵是一种环保、高效的供暖方式。
它利用水体中的热能来产生热量，通过热泵系统将低温热能转化为高温热能，提供舒适的室内供暖。
本文将介绍水源热泵供暖的原理、优势和适用场景，并提供一种基于水源热泵的供暖方案。
原理水源热泵供暖系统主要由水源热泵机组、地源热沟和室内热交换器组成。
其工作原理如下：1.水源热泵机组通过冷水管从水源中吸收低温热量，经过压缩机提升温度，并将高温热量释放到热水管。
2.高温热水通过地源热沟流向室内，经过热交换器与室内空气进行热交换，将热量释放到室内供暖。
3.冷却后的水再次流回水源中，循环往复。
由于水体的热容量较大，水源热泵供暖系统能够稳定提供连续的高效供暖。
优势与传统的供暖方式相比，水源热泵供暖具有以下优势：1.环保节能：水源热泵利用水体中的热能来产生热量，不需燃烧化石燃料，减少了对环境的污染，同时也大大降低了暖气系统的能耗。
2.稳定供暖：水源热泵供暖系统能够稳定提供连续的高效供暖，不受气温变化的影响。
3.节省空间：与传统的暖气片相比，水源热泵供暖系统不需要大量的散热器，节省了室内空间。
4.多功能：水源热泵供暖系统可以通过换向阀实现冷暖两用，既能供暖也能制冷，提高了系统的使用灵活性。
适用场景水源热泵供暖系统适用于各种建筑场景，特别适合以下情况：1.新建楼宇：在新建楼宇中，可以提前规划水源热泵供暖系统，减少后期改造成本。
2.低温区域：水源热泵供暖系统适用于低温区域，无论在寒冷的冬季还是湿冷的春秋季节都能提供舒适的供暖。
3.高耗能建筑：高耗能建筑对供暖负荷的要求较高，水源热泵供暖系统可以满足其高效供暖的需求。
4.环保要求高的场所：对于追求环保的建筑场所，水源热泵供暖系统是一种高效、低碳的供暖选择。
水源热泵供暖方案在水源热泵供暖方案中，可采用以下具体措施来实现供暖：1.安装水源热泵机组：选择合适容量的水源热泵机组，机组包括压缩机、蒸发器、冷凝器和控制系统等。
2.建设地源热沟：开挖地下热沟，将地沟与水源热泵机组相连，用于水的循环流动。
地表水源热泵理论及应用
2 地表水源热泵
2.1 地表水源热泵
地源热泵主要由四部分组成：浅层地能采集系统、水源热泵机组、室内采暖 空调系统和控制系统。这是一个广义的术语，包括了使用土壤、地下水和地表水 作为低位热源的热泵空调系统，即以土壤为热源和热汇的热泵系统称之为土壤耦 合热泵系统，也称地下埋管换热器地源热泵系统；以地下水为热源和热汇的热泵 系统称之为地下水热泵系统；以地表水为热源和热汇的热泵系统称之为地表水热 泵系统[6 ]。
2.3 国内研究应用情况[1,7]
我国地表水源热泵的起步晚于地下水源热泵和地埋管地源热泵，从数量上 看，也显得比较少。2007 年，中国建筑业协会地源热泵工作委员会（中国热泵 委）对其成员单位上报的工程信息进行了统计，各类热泵的使用比例见表 1，其
污水源热泵 12%
地表水源热技术是一种有效利用可再生能源和低品位热能的技术。近年来，在能源 与环境问题的推动下，热泵技术得到了快速的发展和应用。我国拥有丰富的地表 水资源，以地表水作为低位热源的地表水源热泵系统在我国有着极其广阔的发展 和应用前景。
本文主要介绍了地表水源热泵的工作原理，国内外目前的发展、研究和应用 情况，地表水源热泵的特点，分析了其在我国目前应用过程中出现的问题及解决 措施，并对地表水传热过程、地表水的特点对热泵空调系统的影响、闭式地表水 源热泵系统的冬季防结冰问题进行了分析，最后列举了地表水源热泵系统的应用 实例。
在一些地区，地表水也被用于直接供冷。瑞典斯德哥尔摩于 1995 年建成了 利用海水的区域供冷系统，设计负荷为 60MW，冷源为来自波罗的海的海水。在 北美地区深水湖泊较多，湖水底部可常年保持 4~5℃的水温，是夏季空调很好的 冷源，可用于直接供冷。Cornell 大学建成了一个利用湖水供冷的工程，由于利 用了天然的冷源，能为该大学节约 87%的空调能耗。加拿大多伦多市兴建了目前 世界上最大的利用湖水的区域供冷系统，能提供多伦多市区建筑 40%的空调用
海水源热泵
• 图2 所示的形式Ⅱ是将换热器置于海水之中，利 用 水泵将冷却水从用户侧抽到换热器中与海水换热， 从而达到冷却、供热效果。这样的布置，对于换热 器的 抗腐蚀与抗压能力要求很高。其优点在于：由 于海水海 域广阔，海水量的利用无需顾虑，因而可 以设置较大面 积的换热器，可减少建筑设置换热器 的面积；另外，因 为海水的流动特性具有降解污水 功能，从而省却了污 水水处理这一环节，减少了不 少初投资和运行费用。
海水源热泵空调系统
• 海水源热泵空调系统是一种新兴的集供暖、制冷 于一体的空调系统。由于海水吸收了太阳辐射到 达地 球的相当一部分能量，并且温度一般都十分 稳定。海水 源热泵空调系统就是以海水作为提取 和储存能量的基 本“源体”，借助压缩机系统， 消耗少量电能，在冬季把 存于海水中的低品位能 量“取”出来，给建筑物供暖或 空调；夏季，把 室内的热量“取”出来释放到海水中，以 达到调 节室内温度的目的，同时可“免费”为用户加热 部分生活热水。这种系统的最大优势在于对资源 的高 效利用，首先它虽然以海水为“源体”，但 不消耗海水电能。
•
机组在整体系统的维修保养更为复杂与困难
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• 。根据青岛奥林匹克帆船中心建筑地理特点和使 用功能要求，在青岛奥林匹克帆船中心的媒体中 心成功应用海水源热泵技术，设计建设了海水源 热泵空调系统。通过利用度相对稳定的海水作为 冷热源，为媒体中心提供了制冷、供暖和生活热 水所需冷热量，海水流量每小时最高可达300立方 米，完全能够满足媒体中心的制冷或供热需求。 据调查，这在全国已建成的公建筑中尚属首家。
• 海水源热泵热水机组一般由压缩机、膨胀阀、过滤器、储液罐、冷凝器、 蒸发器、储水箱等几部分组成。低温低压气态冷媒经过压缩机压缩成为 高压高温气态，高温高压的气态冷媒经热水换热器和水进行热换，高压 的冷媒在常温下被冷却、冷凝为液态。这过程中，冷媒放出热量把水加 热，高压液态冷媒通过膨胀阀减压，压力下降，回到比外界低的温度， 具有吸热蒸发的能力，低温低压的液态冷媒经过海水源换热器吸收海水 源的热量，由液态变为气态，吸收了热量的冷媒变成低温低压气体，再 由压缩机吸入进行压缩，如此不断循环工作，不断从海水源侧吸热，而 在热水换热器侧放热，把水加热。这个循环过程由海水源热泵热水机组 来完成。海水源热泵作为高效集热并转移热量的系统装置，可以把压缩 机所消耗的电力变为5倍范围内的热能。
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源或冷源的热泵系统，通过循环利用水源中的热能或冷能来实现供暖或制冷的目的。
水源热泵工作原理是一种环保、节能的供暖制冷技术，下面将详细介绍水源热泵的工作原理。
一、水源热泵的基本原理1.1 蒸发器：水源热泵系统中的蒸发器是将水源中的热能吸收到制冷剂中的关键部件。
1.2 压缩机：压缩机将蒸发器中吸收到的热能加热，使其升温、升压，成为高温高压的气态制冷剂。
1.3 冷凝器：冷凝器将高温高压的气态制冷剂释放热量，使其冷却、凝结成为液态制冷剂。
二、水源热泵的循环过程2.1 蒸发器吸收水源中的热能，制冷剂蒸发成为低温低压的气态制冷剂。
2.2 压缩机将低温低压的气态制冷剂压缩成为高温高压的气态制冷剂。
2.3 冷凝器释放高温高压的气态制冷剂的热量，使其冷却、凝结成为液态制冷剂。
三、水源热泵的供暖原理3.1 利用水源中的地热能源，通过水源热泵系统，将地热能源转化为热水供暖。
3.2 通过水源热泵系统中的蒸发器、压缩机、冷凝器循环过程，实现对室内空气的供暖效果。
3.3 水源热泵系统具有高效节能、环保无污染等优点，逐渐成为供暖领域的主流技术。
四、水源热泵的制冷原理4.1 利用水源中的冷能源，通过水源热泵系统，将冷能源转化为制冷效果。
4.2 通过水源热泵系统中的蒸发器、压缩机、冷凝器循环过程，实现对室内空气的制冷效果。
4.3 水源热泵系统在制冷领域也有广泛应用，具有高效节能、环保无污染等优点。
五、水源热泵的应用领域5.1 住宅供暖：水源热泵系统适用于家庭住宅的供暖，取代传统的锅炉供暖系统。
5.2 商业建筑：水源热泵系统适用于商业建筑的供暖、制冷，满足大面积建筑的需求。
5.3 工业应用：水源热泵系统可以应用于工业生产中的供暖、制冷，满足工业生产的需求。
综上所述，水源热泵系统通过循环利用水源中的热能或冷能，实现供暖或制冷的目的，具有高效节能、环保无污染等优点，逐渐成为供暖制冷领域的主流技术。
水源热泵的工作原理
水源热泵的工作原理水源热泵是一种利用地下水或湖泊水作为热源的热泵系统。
它利用水源中的热能来进行供暖和制冷，是一种高效节能的取暖方式。
水源热泵的工作原理是利用水源中的热能和热泵循环系统来实现热能的转换和利用。
首先，水源热泵利用水源中的热能。
地下水或湖泊水中蕴含着丰富的热能，地下水温度一般稳定在10-20摄氏度之间，湖泊水温度也相对稳定。
通过水泵将地下水或湖泊水抽到水源热泵系统中，利用水源中的热能来进行供暖和制冷。
其次，水源热泵利用热泵循环系统来实现热能的转换和利用。
热泵循环系统包括蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀等部件。
首先，地下水或湖泊水通过蒸发器中的换热器，将水源中的热能传递给循环介质，使循环介质蒸发成为低温低压的蒸汽。
然后，蒸汽被压缩机压缩成高温高压的蒸汽，释放出的热量被传递给供暖系统。
接着，高温高压的蒸汽通过冷凝器中的换热器，将热量释放到室外环境中，冷凝成为高压液体。
最后，高压液体通过膨胀阀减压，变成低温低压的液体，重新进入蒸发器循环。
水源热泵的工作原理可以用一个简单的循环过程来描述，地下水或湖泊水通过蒸发器中的换热器吸收热能，使循环介质蒸发成为低温低压的蒸汽；蒸汽被压缩机压缩成高温高压的蒸汽，释放出的热量被传递给供暖系统；高温高压的蒸汽通过冷凝器中的换热器，将热量释放到室外环境中，冷凝成为高压液体；高压液体通过膨胀阀减压，变成低温低压的液体，重新进入蒸发器循环。
水源热泵的工作原理实际上是利用热力学的基本原理，通过热能的传递和转换来实现供暖和制冷。
它利用水源中的热能作为热源，通过热泵循环系统将热能转移到供暖系统中，实现了能源的高效利用。
与传统的取暖方式相比，水源热泵具有能源利用率高、环保节能、运行稳定等优点，是一种理想的取暖方式。
总的来说，水源热泵的工作原理是利用水源中的热能和热泵循环系统来实现热能的转换和利用。
它通过热能的传递和转换来实现供暖和制冷，是一种高效节能的取暖方式。
水源热泵的工作原理体现了热力学的基本原理，实现了能源的高效利用，具有重要的实用价值和发展前景。
水源热泵设计方案
水源热泵设计方案介绍水源热泵（Water Source Heat Pump，WSHP）是一种利用地下水或湖泊水体作为热源或热泵系统排热的热泵系统。
本文将介绍水源热泵的基本原理和设计方案，以实现高效、节能的供暖和制冷。
基本原理水源热泵利用热力循环的原理，通过不同温度工质之间的传热来实现能量转换。
其基本原理如下：1.蒸发换热器：地下水或湖泊水体通过蒸发换热器吸收热量，使水体温度降低。
2.压缩机：通过压缩机提高蒸发压力，使蒸发温度升高，进一步增加系统的热效率。
3.冷凝换热器：经过压缩后的蒸汽或气体通过冷凝器释放热量，使水体温度升高。
4.膨胀阀：膨胀阀控制系统的压力，使压力降低，从而降低蒸发温度，循环继续。
设计方案水源热泵设计方案需要考虑以下几个关键因素：1. 热负荷计算在确定水源热泵的型号和容量之前，需要进行热负荷计算。
热负荷计算包括室内外温度差、建筑外墙材料、建筑面积、建筑朝向等因素。
通过计算得到的热负荷可以帮助选用适当容量的水源热泵。
2. 地下水或湖泊水体的选择水源热泵需要从地下水或湖泊水体中吸收热量或排热。
选择合适的水源需要考虑水体的温度、流量和水质等因素。
水源温度越高，系统的热效率越高，但也需要注意水体的可持续性和环境保护。
3. 设备布局和管道设计水源热泵系统的设备布局和管道设计对系统性能和效率有重要影响。
设备应该放置在通风良好、易于维护的位置，同时要注意避免设备之间的相互干扰和噪音传递。
管道设计应合理布置，减少压力损失和能量损失。
4. 控制系统设计水源热泵的控制系统设计应考虑系统的自动化程度和能耗控制。
通过合理设置温度控制器、压力传感器和流量计等设备，可以实现系统的智能控制和优化调节，提高能源利用效率。
5. 维护与保养水源热泵系统需要定期检查和保养，以确保其良好的运行状态。
定期清洁和更换过滤器、检查管道是否漏水、清除水垢等工作可以保证系统的正常运行，并延长设备的使用寿命。
结论水源热泵是一种高效、节能的供暖和制冷系统。
水源热泵工作原理及特点
水源热泵工作原理及特点一、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。
其工作原理基于热力学中的热交换原理和制冷循环原理。
1. 热交换原理：水源热泵通过水体与地下水或者水体之间的热交换来实现热能的转移。
当水源热泵需要供暖时，它会从水体中吸收热量，将水体中的热能转移到制冷剂中。
而当需要制冷时，水源热泵则将室内的热量通过制冷剂传递给水体，实现冷却效果。
2. 制冷循环原理：水源热泵采用制冷剂作为热能传递介质，通过制冷循环实现热量的转移。
制冷循环包括蒸发、压缩、冷凝和膨胀四个过程。
首先，制冷剂在蒸发器中吸收室内热量并蒸发成气体；然后，制冷剂被压缩机压缩成高温高压气体；接下来，高温高压气体通过冷凝器与水体进行热交换，释放热量并冷凝成液体；最后，制冷剂通过膨胀阀降压，回到蒸发器重新吸收热量，完成一个循环。
二、水源热泵的特点1. 高效节能：水源热泵利用水体的稳定温度作为热源或者热汇，具有较高的热能转化效率。
相比空气源热泵，水源热泵在供暖季节的制热性能更为稳定，能够提供更高的供暖效果。
同时，水源热泵通过制冷循环实现制冷效果，比传统的空调系统更节能。
2. 环境友好：水源热泵不会产生烟尘、废气和噪音污染，对环境影响较小。
使用水源热泵系统可以减少对化石燃料的依赖，降低温室气体排放，对减缓气候变化具有积极作用。
3. 灵便多样：水源热泵可以根据不同的需求进行灵便配置。
它可以适应不同规模的建造物，包括住宅、商业建造和工业设施等。
同时，水源热泵还可以与其他能源系统结合使用，如太阳能系统和地源热泵系统，进一步提高能源利用效率。
4. 长寿可靠：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，并且运行稳定可靠。
水源热泵系统的设计寿命通常可达20年以上，大大降低了维护和更换设备的成本。
5. 适应性强：水源热泵适合于不同地区的水体条件，包括地下水、河流、湖泊等。
水源热泵可以根据水体的温度和水量进行调节，以满足不同季节和不同用途的热能需求。
水源热泵的热回收应用实例
水源热泵的热回收应用实例图1水源热泵热回收系统原理图这种热回收方式适用于冷量大、排气温度较低的离心式冷水机组；冷凝热的回收率高，热水的供应量较大；改造的过程中只涉及冷却水系统，对冷水机组影响较小。
3设计细节3.1温度设置为尽量通过板式换热器回收冷却水热量，冷端出水温度应尽量设高，暂定为比37℃仅低1℃的36℃。
通过热泵加热循环水，蓄热水箱内水温达到52℃。
为了使生活热水箱内温度分布均匀，减少热水混合时的热量损失，水箱进出水管伸入水箱内，均匀分布于水箱内，水管贴近水箱，水箱内水管的喷淋开口均匀布置。
水管喷淋孔的布置示意如下：图2蓄热水箱内水管布置图3.2流量确定前面已经介绍，每天锅炉的用水量为7吨左右，锅炉出汽压力0.74Mpa,温度166℃，查表可知蒸汽相变热为1997kJ/kg。
80％的蒸汽，即5.6吨自来水产生的蒸汽，提供生活热水用热。
锅炉进水温度按照18℃计算，其焓值为75kJ/kg，由此可得每天生活热水耗热量为5.6×1000×（1997-75）＝1.076×107kJ。
使用热回收方案，为提供相同的热量，把18℃的自来水加热到52℃（218kJ/kg），所需的总水量为1.076×107/（218-75）＝75.2t为保证及时供给所需热水，加水时间不宜过长，现设定为4小时，算出板式换热器冷端流量为18.8t/h，相应热端流量为68t/h。
水源热泵冷热端流量均设为18.8t/h。
冷却水被分成三路，通过F3，F4，F5控制，根据不同的运行工况，F4，F5开启或关闭，而流入冷却塔的原冷却水流量则通过F3做相应调节。
3.3自控系统系统不同的运行工况可以通过阀门进行调节，具体设定为：4热泵加热循环水：热水温度未达52℃时，打开阀门F1，F4，水泵2，关闭F2，F5，水泵1，开启热泵（F3调）5生活热水箱补水：热水箱需要补水时，打开阀门F2，F4，F5，水泵1，关闭F1，水泵2，开启热泵（F3调）6水温水位均未满足要求时先进行补水（同b）3.4保温因为要利用冷却水的热量，通过板式换热器和热泵的两路37℃冷却水管均需保温。
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开式系统： 从地下抽水或地表抽水后经过换热器直接排 放的系统。
图书馆空调系统工程概况
工程简介：该项目是以办公、阅览、教学、 藏书 为主的综合性建筑，最高七层，建筑总 面积35000平方米，空调面积28000平方米。 空调负荷：总设计冷负载3620KW，设计热负 荷 2500KW。 空调系统：图书馆大空间采用全空气变风量 空调系统，小房间采用风机盘管+新风系统。 水系统：夏季：7/12； 冬季：45/40 采用一次泵变流量系统
水源热泵检测的内容和方法
1、检测内容： • 空调区域温湿度； • 室内及设备噪音； • 散流器送风温度、速度； • 风机风量及新回风比例； • 风机功率； • 系统自动控制； • 乙二醇溶液比重。
水源热泵检测的内容和方法
2、检测用主要仪器及设备： • 温度/风速风量计 • 温湿度计 • 电子红外测温仪 • 噪声频谱分析仪 • 数字电流表 • 比重计
水源热泵空调系统的组成
•热泵机组 •室外水源换热系统 •空调末端
室外水源 换热系统 水循环 热泵机组 水或空 气循环 空调末端
水源热泵的工作原理图
夏季制冷
水源热泵的工作原理图
冬季制热
水源热泵系统的分类
根据对水源的利用方式的不同分为两种：
闭式系统： 在水侧为一组闭式循环的换热套管，该组套 管一般水平或垂直埋于湖水海水中，通过与 水换热来实现能量转移。
水源热泵
Water Source Heat Pump
水源热泵技术作为一种有益于环境保护 和可持续发展的冷热源形式，已经引起了 国内建设机构设计单位、房地产商和生产 厂商以及公众的广泛兴趣。 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 热能而形成的低温低位热能资源，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。
图书馆水源热泵系统图
水源热泵系统常见问题分析
1、进水温度过低，机组保护停机： 冬季，特别是北方地区，地表水温度很低，甚至结冰。这种温度很低的水 源进人系统换热后温度进一步降低，如果换热温差过大，就会出现冰冻堵 塞或者胀裂管道的危险，从而影响整个系统的运行。为防止这种故障的发 生，热泵系统一般都会设置进水温度保护装置。 2、取水、排水口位置不当，机组运行效率降低： 热泵系统在制冷工况时，冷热源温度越低热泵效率越高；制热工况时，冷 热源温度越高热泵效率越高。制冷时，经过换热的水再次排放到水体中， 如果取水口和排水口设置位置不当，排出的水还没有经过充分的自然冷却 又从取水口进入系统，无疑降低了热泵的效率。制热工况亦然。 3、取水温差过大，破坏生态环境 水温是影响水生物生长繁殖和分布的重要环境原因，在适宜的温度范围内， 生物的生长速度与温度成正比的，超过适宜的温度范围时，生物的行为活 动以及生长繁殖都将受到抑制，甚至死亡。夏季，取水温差过大，即超过 35℃时，水中浮游生物的种类和数量减少，群落的物种多样性也会降低H； 冬季，取水温差过大会出现较低的温度，不仅影响了水中的生物种类，还 有可能冻坏空调水管。
水源热泵检测的内容和方法
水源热泵前景展望
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；由于水源热泵的热源温度全年较为稳 定，其制冷、制热系数可达3.5～4.4，与传统的空气源热泵相 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。
图书馆水源热泵系统方案设计
可行性研究：
1、水源质量； 2、对水温的影响；
置取水设施； 2、制冷机房内设2台YORK YS 型螺杆式冷水机； 3、空调外循环水系统由密闭 式膨胀罐及补水泵定压 补水，设置补水箱方便 添加乙二醇防冻液以及 在夏冬季工况切换时回 收主机内乙二醇溶液。