水源熱泵應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)

【摘 要】隨著“節(jié)能環(huán)保，綠色建筑”的大力提倡，國(guó)家發(fā)改委、財(cái)政部等部委從政策上給予“節(jié)能型地（水）源熱泵系統(tǒng)”明確性補(bǔ)助，預(yù)示著地水源熱泵逐步發(fā)展的方向。水源熱泵因受條件所限也并不是所有地區(qū)都適合，本文闡述了水源熱泵的優(yōu)缺點(diǎn)，為設(shè)計(jì)者選用水源熱泵時(shí)作為參考。

【關(guān)鍵詞】水源熱泵；地下水；能源；制熱（冷）系數(shù)

水源熱泵是利用地球水所儲(chǔ)藏的太陽(yáng)能資源作為冷、熱源，進(jìn)行轉(zhuǎn)換的技術(shù)。水源熱泵技術(shù)的工作原理就是：通過(guò)輸入少量高品位能源（如電能），實(shí)現(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉(zhuǎn)移。水體分別作為冬季熱泵供暖的熱源和夏季空調(diào)的冷源，即在夏季將建筑物中的熱量\"取\"出來(lái)，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(dá)到夏季給建筑物室內(nèi)制冷的目的；而冬季，則是通過(guò)水源熱泵機(jī)組，從水源中\(zhòng)"提取\"熱能，送到建筑物中采暖。

1. 做為北方的主要幾種熱源的形式，區(qū)域鍋爐房、熱電廠、小型家用鍋爐與水源熱泵相比較，水源熱泵有著明顯的優(yōu)勢(shì)。

采用燃料鍋爐供暖，只有70%～90%的燃料內(nèi)能轉(zhuǎn)化為熱量且供熱同時(shí)產(chǎn)生大量廢氣、廢料，處理廢料等需要耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力。電鍋爐是清潔環(huán)保的熱源，其可將90%～98%的電能轉(zhuǎn)換為熱能，無(wú)需處理廢料。但發(fā)電所需的煤等物力會(huì)間接的產(chǎn)生與燃料鍋爐同樣的問(wèn)題，且電鍋爐成本較高。小型家用鍋爐同樣存在運(yùn)行成本維護(hù)成本高、會(huì)產(chǎn)生廢氣增加危險(xiǎn)性等問(wèn)題。熱電廠是相對(duì)比較經(jīng)濟(jì)、效果較好的采暖熱源形式。但受到各項(xiàng)目運(yùn)行參數(shù)要求的不同，比如需要夏季制冷，過(guò)渡季節(jié)采暖等問(wèn)題則無(wú)法解決。

而水源熱泵則因其自身的特點(diǎn)為越來(lái)越多的用戶所采納，其具有以下幾種明顯優(yōu)勢(shì)，（1）水源熱泵便于集中管理，如可按園區(qū)的大小及分期建設(shè)設(shè)置一臺(tái)或幾臺(tái)水熱熱泵機(jī)組，便于分期管理；（2）分段調(diào)節(jié)：按各項(xiàng)目的自身特點(diǎn)可選擇各時(shí)段的冷熱媒運(yùn)行參數(shù)，以達(dá)到節(jié)能的效果。（3）水熱熱泵可提供熱源也可在夏季供冷，對(duì)于公共建筑需要冷熱源的要求做到了一機(jī)多用。（4）無(wú)廢料，清潔環(huán)保。水源熱泵利用了地下水的資源的能量。水源熱泵要比電鍋爐加熱節(jié)省三分之二以上的電能，比燃料鍋爐節(jié)省二分之一以上的能量，從而減少了碳排放。

2.水源熱泵機(jī)組的節(jié)能原理，水源熱泵利用的是地下水的能量，以沈陽(yáng)為例，冬季地下水水體溫度為12℃，比室外環(huán)境空氣溫度高20～30℃，所以熱泵循環(huán)的蒸發(fā)溫度大大提高，能效比隨之也提高了很多。而夏季沈陽(yáng)地下水水體為18℃，水體溫度比環(huán)境空氣溫度低10～15℃，所以制冷的冷凝溫度降低，使得冷卻效果好于風(fēng)冷式和冷卻塔式，機(jī)組效率得到了大大的提升。其制冷、制熱系數(shù)可高達(dá)4.2～4.4，與傳統(tǒng)的空氣源熱泵相比，要高出40%左右，其運(yùn)行費(fèi)用為僅傳統(tǒng)的冷水機(jī)組的的50%～60%，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

3. 天然氣、石油、煤等資源都屬于不可再生的自然資源，隨著該種自然資源的逐漸消化，節(jié)能產(chǎn)品越來(lái)越受到社會(huì)的關(guān)注。水源熱泵的用電相對(duì)少，屬于節(jié)省能源的產(chǎn)品。電能本身為一種清潔的能源，但在發(fā)電時(shí)需耗費(fèi)的如煤等能源造成了自然資源的減少以及燃燒產(chǎn)生的污染物，廢物等一系列的問(wèn)題。所以節(jié)能的設(shè)備本身的污染就小。設(shè)計(jì)良好的水源熱泵機(jī)組的電力消耗，與空氣源熱泵相比，相當(dāng)于減少30％以上，與電供暖相比，相當(dāng)于減少70％以上。人力、物力以及財(cái)力的節(jié)省得到了明顯的體現(xiàn)。

4.地下水水體的溫度常年相對(duì)穩(wěn)定，其波動(dòng)的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于室外環(huán)境空氣溫度的變動(dòng)，這一特性的應(yīng)用，使得水源熱泵機(jī)組的運(yùn)行更加的可靠、穩(wěn)定，同時(shí)也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性；由于系統(tǒng)簡(jiǎn)單、機(jī)組部件少，運(yùn)行穩(wěn)定，因此維護(hù)費(fèi)用低，使用壽命長(zhǎng)可達(dá)到25年以上

5.在人力成本逐漸增加的今天，節(jié)省人力也成為開(kāi)源節(jié)流的一個(gè)重要舉措。水源熱泵機(jī)組采用全電腦控制，自動(dòng)化程度高，節(jié)省了人力物力的投入。

6.水源熱泵機(jī)組根據(jù)項(xiàng)目的不同要求可供采暖、供制冷冷，還可供生活熱水，一機(jī)多用，多機(jī)互為備用，一套系統(tǒng)可以替換原來(lái)的鍋爐加制冷機(jī)的兩套裝置或系統(tǒng)，節(jié)省了設(shè)備的同時(shí)也節(jié)省了機(jī)房的面積。特別是對(duì)于同時(shí)有供熱和供冷要求的建筑物，水源熱泵有著明顯的優(yōu)點(diǎn)。不僅節(jié)省了大量能源，而且用一套設(shè)備可以同時(shí)滿足供熱和供冷的要求，減少了設(shè)備的初投資。水源熱泵可應(yīng)用于賓館、商場(chǎng)、辦公樓、學(xué)校等建筑，小型的水源熱泵更適合于別墅住宅的采暖、空調(diào)制冷等。

7.水源熱泵螺桿機(jī)組制冷量范圍從370kW到3242kW，規(guī)格多，根據(jù)用戶的需求可提供多種機(jī)組的組合模式，適用范圍更廣。

8.水源熱泵技術(shù)采用的制冷劑樣式多，可以是R22或R134A、R407C和R410A等。水源熱泵機(jī)組的運(yùn)行沒(méi)有任何污染，沒(méi)有燃燒，沒(méi)有排煙，也沒(méi)有廢棄物，不需要堆放燃料廢物的場(chǎng)地，且不用遠(yuǎn)距離輸送熱量，對(duì)機(jī)房的場(chǎng)地要求不很苛刻，可以建造在居民區(qū)內(nèi)。

象任何事物一樣，水源熱泵也不是十全十美的，更不是萬(wàn)能的，其應(yīng)用也會(huì)受到制約。

1．可利用的水源條件限制

地下水資源的利用受到了當(dāng)?shù)氐乃俊⑺疁氐葪l件的限制。同一個(gè)地區(qū)的不同位置的水井出水量也不盡相同，水量過(guò)少就會(huì)增加初投資的成本，也會(huì)影響水源熱泵運(yùn)行的穩(wěn)定及效率。

2．投資的經(jīng)濟(jì)性

由于受到不同地區(qū)相關(guān)的政策，水源的基本條件的不同；一次性投資及運(yùn)行費(fèi)用會(huì)隨著用戶的不同而有所不同。在不同地區(qū)不同需求的條件下，水源熱泵的投資經(jīng)濟(jì)性會(huì)有所不同。水源熱泵也需要因地制宜，并不是所有地區(qū)都適合。

3．水層的地理結(jié)構(gòu)的限制

對(duì)于從地下抽水回灌的使用一直以來(lái)備受爭(zhēng)議，理論上適合的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，豐沛的水源，以及理想的土壤條件，是可以保證地下水的回灌可以得到良好實(shí)現(xiàn)的，但一些項(xiàng)目為一些私利使得地下水得不到合理的灌溉，從而影響了當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)、水質(zhì)，產(chǎn)生的潛在的危害。

一個(gè)好的項(xiàng)目能得到社會(huì)的大力推廣，首先這是一個(gè)被肯定的優(yōu)秀的成果，任何成果的應(yīng)用都需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，水源熱泵也是如此，采用機(jī)械動(dòng)力提起地下水與重力回灌地下水成為地下水得不到良好回灌的主要原因。由此而產(chǎn)生的后果會(huì)是水源熱泵的發(fā)展受到限制，這需要開(kāi)發(fā)商，施工方及政府的管理單位達(dá)成共識(shí)。

發(fā)展地源熱泵，是現(xiàn)今改變以消耗不可再生的自然資源為能源的有效途徑，為可再生能源的發(fā)展空間開(kāi)拓了更加有前景的市場(chǎng)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]《制冷原理及設(shè)備》 吳業(yè)正 主編

[4]《熱泵技術(shù)與應(yīng)用》 張昌主編

作者簡(jiǎn)介：

高潔（1978- ）女，遼寧省沈陽(yáng)市人，本科畢業(yè)，供熱通風(fēng)與空調(diào)專業(yè)。現(xiàn)為中級(jí)工程師，從事本行業(yè)10余年。