淺析水-水型熱泵系統的分類及優勢

唐曉倩,于 洋

（1.大連鴻源熱能工程有限公司； 2.松下制冷（大連）有限公司,遼寧 大連 116000）

0 引言

熱泵可以連接自然界、生活、生產廢棄物中的無窮動力，以較低的成本轉化成供給人類需求的綠色能源，而在熱泵的分類中，水-水型熱泵系統的優勢就更為突出。

1 水-水型熱泵系統組成

水-水型熱泵系統是由熱泵機組、熱量吸收系統、熱量釋放系統三部分組成。其中，熱泵機組是通過消耗少量（20-25%）的高品位能量（電能），將土壤、地下水、空氣、城市污水、地表水、工業余熱、海水，地熱尾水中的大量不可直接利用的低品位能量轉變成可直接利用的高品位能量的裝置；

水-水型熱泵系統是由三個循環系統組成的，即自然環境側的熱量循環系統，以水為載體，通過管道、水泵、換熱器等裝置實現；人工環境側的熱量循環系統，以水為載體，通過散熱、散冷、管道、水泵、換熱器等裝置實現；熱泵機組內部的能量循環系統，以制冷劑為載體，通過蒸發器、壓縮機、冷凝器、膨脹閥、管道等裝置實現。

自然環境側的熱量循環系統，以水為載體，通過管道、水泵、換熱器等裝置實現；

人工環境側的熱量循環系統，以水為載體，通過散熱、散冷、管道、水泵、換熱器等裝置實現；

熱泵機組內部的能量循環系統，以制冷劑為載體，通過蒸發器、壓縮機、冷凝器、膨脹閥、管道等裝置實現。

2 水-水型熱泵系統分類

2.1 地下水源熱泵系統

地下水源熱泵系統是通過提取地下水中的熱量，實現供暖效果。而地下水是利用40米以下深度的井水，不使用淺層水是為了避免冬季地下水溫度受室外空氣溫度影響較大的原因。

冬季供暖時：通過深井泵提取上來地下水，地下水進入熱泵機組的蒸發器，通過蒸發器地下水的熱量被提取出來，這時地下水直接回灌到回水井中，與此同時地下水中的這部分熱量通過熱泵機組做功，轉移至熱泵機組的冷凝器側，在冷凝器側進行放熱，從而實現室內的供暖。

夏季制冷時則為逆過程，室內的熱量，通過熱泵機組，將其熱量轉移至地下水中，實現制冷的效果。

2.2 土壤源熱泵系統

土壤源熱泵是通過埋于土壤中豎直或水平的地埋管換熱器，輔以熱泵設備，以介質水（或加入防凍液）為載體，向土壤中吸收（釋放）熱量，用于建筑的供暖與制冷。

冬季供暖時：地埋管換熱器供水通過循環泵，將介質水提升至熱泵機組蒸發器，介質水在蒸發器中被提取一定熱量后，溫度降低循環至地埋管換熱器回水管，介質水通過地埋管換熱器吸收地下土壤熱量，溫度得以提升，再循環至供水管道。夏季制冷為逆過程。

2.3 污水源熱泵系統

現有污水源熱泵系統普遍采用兩種應用形式，一是經沉淀處理后直接進入機組；二是城市原生污水不經過前處理，只經過機組前端換熱器，再進入熱泵機組。單獨沉淀后直接進入機組的應用形式，很好的利用了污水中的熱能，但很容易造成熱泵換熱器的堵塞,使熱泵機組的運行效率降低，甚至損壞換熱器。城市原生污水不經處理而直接進入熱泵機組前置換熱器，會造成機組前置換熱器堵塞，因此需要頻繁的清洗工作，大約每周需要清洗一次，嚴重影響了熱泵系統的正常運行。

3 水-水型熱泵系統優勢

水-水型熱泵系統相較于其他傳統空調、燃煤鍋爐等有明顯的優勢，其優勢主要體現在：

3.1 可再生能源

水-水型熱泵熱泵系統是利用地下水、土壤、廢棄物中的低品位能源實現能量轉移，達到人類供暖和制冷要求。

其運行不消耗任何燃料，所以避免了二氧化硫等有害物質排放到大氣中，符合國家提倡的低碳環保。

3.2 節能經濟

由于水-水型熱泵系統的冷熱源來自于自然界中的低品位能源，只需要消耗25%左右的電能實現壓縮機做功，故能效比能到到4-5。即投入1KW的電能可得到4—5KW以上的制冷或供熱的能量。

3.3 應用廣泛、一機多用

即可適用嚴寒地區也適用于熱帶地區。可為公用、商業、醫療、市政、居民生活等提供中央空調系統、供暖系統，以及提供生活熱水。同時也可作為工業冷卻水[3]。

3.4 政策性支持

國家十分重視可再生能源開發利用工作,《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展規劃綱要》中,又把大力發展和規模化應用新能源和可再生能源作為能源領域的優先發展主題。從國家立法和發展戰略的高度,對可再生能源的發展應用予以強力推動[2]。

4 結語

在未來的幾年中，中國面臨著巨大的能源壓力。中國的經濟要保持較高速度的增長的同時又必須考慮環保和可持續發展問題。所以要提高能源利用效率，在中國的能源消耗中，建筑耗能的比例相當高。為了適應市場要求和參加國際競爭，我們必須加快中國品牌的水-水型熱泵的產業化研究開發[3]。

[1]水源熱泵中央空調系統的原理及應用[J].寧波節能,2012(04):15.

[2]黃向陽，湖水源熱泵系統尾水排放對湖泊水環境的影響研究[D].重慶大學,2009.

[3]李紅霞,溫建軍,鄔燕妮.淺談熱泵技術的應用和發展[J].內蒙古科技與經濟,2008(19).