水源熱泵特點及水源熱泵中央空調原理分析
時間:2022-02-26
點擊:
857
水源熱泵是利用地球水所儲藏的太陽能資源作為冷、熱源，進行轉換的空調技術。水源熱泵中央空調機組是一種利用水進行熱冷交換來作為熱(冷)源的，是既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調系統(tǒng)。通過輸入少量的高品位能源(電能)，實現(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉移。通常水源機組消耗1KW的能量，用戶可以得4-5KW以上的熱量或冷量。
地球表面淺層水源（一般在1000 米以內），如地下水、地表的河流、湖泊和海洋，吸收了太陽進入地球的相當?shù)妮椛淠芰?，并且水源的溫度一般都十分穩(wěn)定。水源熱泵技術的工作原理就是：通過輸入少量高品位能源（如電能），實現(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉移。水體分別作為冬季熱泵供暖的熱源和夏季空調的冷源，即在夏季將建筑物中的熱量“取”出來，釋放到水體中去，由于水源溫度低，所以可以高效地帶走熱量，以達到夏季給建筑物室內制冷的目的；而冬季，則是通過水源熱泵機組，從水源中“提取”熱能，送到建筑物中采暖。
■水源熱泵中央空調與制冷的原理和系統(tǒng)設備組成及功能是一樣的，由壓縮機，蒸發(fā)器、冷凝器和節(jié)流裝置組成。
■在冬季作為熱泵供暖，是以水為熱源把水中的熱量“取”出來，提高溫度后，供給室內采暖；在夏季作為空調供冷，是以水為冷源把室內的熱量取出來，釋放到水中去的。由于水源熱泵以水為熱(冷)源，溫度全年較為穩(wěn)定，一般為10-40℃，其制冷，制熱系數(shù)可達3.0-6.0，與傳統(tǒng)的空氣源熱泵相比，要高出40%左右，其運行費用為普通中央空調的50-60%。
■冷(熱)源一般有以下幾種：1、冷卻塔水源2、江河湖水3、地下水等
水源熱泵可分為地源熱泵和水環(huán)熱泵。地源熱泵包括地下水熱泵、地表水（江、河、湖、海）熱泵、土壤源熱泵；利用自來水的水源熱泵習慣上被稱為水環(huán)熱泵。
水源熱泵的原理
地球表面淺層水源（一般在1000 米以內），如地下水、地表的河流、湖泊和海洋，吸收了太陽進入
地球的相當?shù)妮椛淠芰浚⑶宜吹臏囟纫话愣际址€(wěn)定。水源熱泵技術的工作原理就是：通過輸入少量高品位能源（如電能），實現(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉移。水體分別作為冬季熱泵供暖的熱源和夏季空調的冷源，即在夏季將建筑物中的熱量“取”出來，釋放到水體中去，由于水源溫度低，所以可以高效地帶走熱量，以達到夏季給建筑物室內制冷的目的；而冬季，則是通過水源熱泵機組，從水源中“提取”熱能，送到建筑物中采暖。
水源熱泵的優(yōu)點
1、高效節(jié)能
水源熱泵是目前空調系統(tǒng)中能效比（COP值）最高的制冷、制熱方式，理論計算可達到7，實際運行為4～6。
水源熱泵機組可利用的水體溫度冬季為12～22℃，水體溫度比環(huán)境空氣溫度高，所以熱泵循環(huán)的蒸發(fā)溫度提高，能效比也提高。而夏季水體溫度為18～35℃，水體溫度比環(huán)境空氣溫度低，所以制冷的冷凝溫度降低，使得冷卻效果好于風冷式和冷卻塔式，從而提高機組運行效率。水源熱泵消耗1kW.h的電量，用戶可以得到4.3～5.0kW.h的熱量或5.4～6.2kW.h的冷量。與空氣源熱泵相比，其運行效率要高出20～60％，運行費用僅為普通中央空調的40～60％。
2、屬可再生能源利用技術
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，進行能量轉換的供暖空調系統(tǒng)。其中可以利用的水體，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)散的相對的均衡。這使得利用儲存于其中的近乎無限的太陽能或地能成為可能。所以說，水源熱泵利用的是清潔的可再生能源的一種技術。
3、節(jié)水省地
以地表水為冷熱源，向其放出熱量或吸收熱量，不消耗水資源，不會對其造成污染；省去了鍋爐房及附屬煤場、儲油房、冷卻塔等設施，機房面積大大小于常規(guī)空調系統(tǒng)，節(jié)省建筑空間，也有利于建筑的美觀。
4、環(huán)保效益顯著
水源熱泵機組供熱時省去了燃煤、燃氣、然油等鍋爐房系統(tǒng)，無燃燒過程，避免了排煙、排污等污染；供冷時省去了冷卻水塔，避免了冷卻塔的噪音、霉菌污染及水耗。所以，水源熱泵機組運行無任何污染，無燃燒、無排煙，不產生廢渣、廢水、廢氣和煙塵，不會產生城市熱島效應，對環(huán)境非常友好，是理想的綠色環(huán)保產品。
5、一機多用，應用范圍廣
水源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調，還可供生活熱水，一機多用，一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調的兩套裝置或系統(tǒng)。特別是對于同時有供熱和供冷要求的建筑物，水源熱泵有著明顯的優(yōu)點。不僅節(jié)省了大量能源，而且用一套設備可以同時滿足供熱和供冷的要求，減少了設備的初投資。其總投資額僅為傳統(tǒng)空調系統(tǒng)的60%，并且安裝容易，安裝工作量比傳統(tǒng)空調系統(tǒng)少，安裝工期短，更改安裝也容易。
水源熱泵可應用于賓館、商場、辦公樓、學校等建筑，小型的水源熱泵更適合于別墅、住宅小區(qū)的采暖、供冷。
6、運行穩(wěn)定可靠，維護方便
水體的溫度一年四季相對穩(wěn)定，其波動的范圍遠遠小于空氣的變動，水體溫度較恒定的特性，使得熱泵機組運行更可靠、穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經濟性；采用全電腦控制，自動程度高。由于系統(tǒng)簡單、機組部件少，運行穩(wěn)定，因此維護費用低，使用壽命長。
7、符合國家政策，獲得政策性支持
國家十分重視可再生能源開發(fā)利用工作，《中華人民共和國可再生能源法》已于2006年1月1日起實施；同時，在《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要》中，又把大力發(fā)展和規(guī)模化應用新能源和可再生能源作為能源領域的優(yōu)先發(fā)展主題。從國家立法和發(fā)展戰(zhàn)略的高度，對可再生能源的發(fā)展應用予以強力推動。
日前,國家財政部、建設部發(fā)文《關于推進可再生能源在建筑中應用的實施意見》以及《可再生能源建筑應用專項資金管理暫行辦法》，明確指出“十一五”期間，可再生能源應用面積占新建建筑面積比例為25%以上，到2020年，可再生能源應用面積占新建建筑面積比例為50%以上，這為我國水源熱泵的發(fā)展提供了良好的環(huán)境和強勁的動力。
水源熱泵的應用限制
1、可利用的水源條件限制
水源熱泵理論上可以利用一切的水資源，其實在實際工程中，不同的水資源利用的成本差異是相當大的。所以在不同的地區(qū)是否有合適的水源成為水源熱泵應用的一個關鍵。目前的水源熱泵利用方式中，閉式系統(tǒng)一般成本較高。而開式系統(tǒng)，能否尋找到合適的水源就成為使用水源熱泵的限制條件。對開式系統(tǒng)，水源要求必須滿足一定的溫度、水量和清潔度。
2、水層的地理結構的限制
對于從地下抽水回灌的使用，必須考慮到使用地的地質的結構，確?？梢栽诮洕鷹l件下打井找到合適的水源，同時還應當考慮當?shù)氐牡刭|和土壤的條件，保證用后尾水的回灌可以實現(xiàn)。
3、投資的經濟性
由于受到不同地區(qū)、不同用戶及國家能源政策、燃料價格的影響，水源的基本條件的不同；一次性投資及運行費用會隨著用戶的不同而有所不同。雖然總體來說，水源熱泵的運行效率較高、費用較低。但與傳統(tǒng)的空調制冷取暖方式相比，在不同地區(qū)不同需求的條件下，水源熱泵的投資經濟性會有所不同。
