水源热泵的应用

浅谈水源热泵的应用

摘要本文通过介绍水源热泵的概念以及节能原理,阐述了水源

热泵空调系统运行中的节能优势以及数源热泵的优缺点,水源热泵是一种高效、节能、环保、经济实用的中央空调形式。

关键词水源热泵;节能原理;发展前景

中图分类号tk7 文献标识码a文章编号

1674-6708(2010)20-0094-02

1 水源热泵的节能原理

地球表面浅层水源(如深度在1 000m以内的地下水、地表的河流、湖泊和海洋)吸收了太阳进入地球的辐射能量,这些水源的温度一

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制冷剂提

升温度后送到建筑物中。通常水源热泵水泵消耗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循环的换热盘管,该组盘管一般水平或垂直埋于湖水或海水中,通过与湖水或海水换热来实现能量转移(该组盘管直接埋于土壤中的系统称为土壤源热泵,也是地源热泵的一种);开式系统是指从地下或地表中抽水后经过

换热器直接排放的系统。

水源热泵无论是在制热还是制冷过程中均以水为热源和冷却介

质,即用切换工质回路来实现制热和制冷的运行。然而,更为方便的是由水回路中的三通阀来完成。虽然在水源热泵系统图中表示了水源直接进入蒸发器(制冷时为冷凝器),在某些场合,为避免污染封

闭的冷水系统(通常是处理过的),需间接地用一个换热器来供水;

另一种方法是利用封闭回路的冷凝器水系统。水作为热泵制热、制冷过程的介质,满足以下2个条件即可利用:一是水的温度在7℃

~30℃之间;二是水量要充足。水源水可以是各种工业用废水、生活用水、海水、江、河水等,甚至是各种工业余热。提取水中的热(冷)量比较简单易行的方式是打井,利用井泵提取地下水作为循环介质。冬季时,以地下水为“热源”,源源不断的将7℃以上的地下水通过热泵机组的蒸发器提出大约4℃以上的热量,使其降至3℃再注回地下,水在地下渗流过程中又吸收地下热量,温度又升至7℃以上,然后又被提升上来,如此不断循环,机组吸收的热量再被机组的冷

凝器释放出来,用以加热供暖的水系统,使供水温度可达55℃以上,此温度成为空调供暖(国家标准45℃)和地板热供暖(国家标准40℃)的最佳温度;夏季时,利用地下水(水温低于14℃)做冷却水,而常规制冷设备是利用冷却塔循环冷却,水温一般都在30℃~40℃,夏季的地下水只有14℃~18℃,要比循环冷却水温度低于16℃~22℃,从而提高了机组的工作效率,达到了节能、降耗的作用。过渡季节,应用中央空调可以考虑将地下水抽取上来直接作为冷媒输入系统,不需要机组开机运行,可以节省大量的能源。

2 水源热泵的优点

水源热泵与常规空调技术相比,有以下优点:

1)高效节能

水源热泵是目前空调系统中能效比(cop值)最高的制冷、制热方式,理论计算可达到7,实际运行为4~6。

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。而夏季水体温度为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和冷却塔式,从而提高机组运行效率。水源热泵消耗1kwh的电量,用户可以得到4.3~5.0kwh 的热量或5.4~6.2kwh的冷量。与中央空调相比,运行费用仅为普通中央空调的40~60%。

2)节水省地

以地表水为冷热源,向其放出热量或吸收热量,不消耗水资源,不会对其造成污染;省去了锅炉房及冷却塔等设施,机房面积大大小于常规空调系统,节省建筑空间,也有利于建筑的美观。

3)环保效益显著

水源热泵机组供热时省去了锅炉房系统,无燃烧过程,避免了污染;供冷时省去了冷却水塔,避免了冷却塔的噪音、霉菌污染及水耗。所以,水源热泵机组运行无任何污。

4)运行稳定可靠,维护方便

水源热泵机组的空调系统是可以基本保证全年按用户的需要开启空调系统,特别是春秋空调过渡季节均能运行,也就相当于四管

制空调系统。一般水源热泵供、回水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。夏季水体作为空调的冷源,冬季作为空调的热源,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。由于系统简单、机组部件少,运行稳定,因此维护费用低,使用寿命长。

3 水源热泵的不足

1)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。

2)在冬季,我国北方地区土壤温度比较低,并且以热负荷为主,机组的初投资比较高,连续运行的效率也较低;夏季运行时,机组的容量过大,造成浪费。

3)水质不好,引起结垢、腐蚀或产生生物污泥

如果引入系统的地表水不做任何的处理,很有可能产生污垢、锈蚀以及由于微生物不断繁殖而产生生物粘泥这三大普遍存在的问题,由此造成管道堵塞、能耗增加、主机的正常运行受到影响、制冷效果降低、设备使用寿命缩短等,并且对周围环境产生不同程度的影响。

4 我国水源热泵的发展前景

由于煤、油、天然气等属于不可再生资源,我国的能源储备有限,又面临环境保护、可持续发展等问题,所以,如何提高能源利用效率,

更多地利用可再生能源,减少环境污染,使我们应该注重的问题。而水源热泵技术对于解决上述问题,是一种很好的选择。

水源热泵作为一种环保节能的空调方式,利用了地下水这一可再生热源,避免了燃料燃烧产生的污染,具有良好的综合能效比。因此,大力发展热泵空调很有必要。水源热泵作为一门新技术,他为我们国家的可持续发展带来了契机,相信水源热泵在不远的将来一定有广阔的市场前景。

参考文献

[1]张毅,孙友宏.水源热泵系统的相关问题[j].西部探矿工

程,2003,15(12).

[2]杨季春.水源热泵在住宅空调中应用的节能分析[j].煤炭

技术,2003,22(4).

[3]赵大民,朱宇.北京某公司办公楼水源热泵空调系统设计 [j].暖通空调,2005,35(1).`