淺析水源熱泵及相關(guān)問題

黃 旭 李海波

(1.大連鴻源熱能工程有限公司 ； 2.中國建筑第八工程局大連分公司)

淺析水源熱泵及相關(guān)問題

黃 旭1李海波2

(1.大連鴻源熱能工程有限公司 ； 2.中國建筑第八工程局大連分公司)

作為一種高效、節(jié)能的新興技術(shù)，在如今生產(chǎn)生活中，水源熱泵的應(yīng)用越來越廣泛，為我們的生活提供了諸多便利，本文對水源熱泵的工作原理、具有的優(yōu)勢以及需要注意的相關(guān)問題進(jìn)行了分析。

水源熱泵 優(yōu)勢 分析

引言

水源熱泵是以水體為冷熱源對建筑進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)的節(jié)能新技術(shù)。水源熱泵可以通過地表水，如江、河、湖、海以及地下水，甚至污水作為資源，為各種建筑提供冷、熱量，在工廠、醫(yī)院、住宅以及商業(yè)建筑等各式建筑中，都可以廣泛應(yīng)用。

1、水源熱泵的工作原理及機(jī)組的主要組成、作用

水源熱泵技術(shù)的工作原理就是：將水體中的低品質(zhì)熱能通過熱泵機(jī)組轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)熱能，水體作為冬季熱泵供暖的熱源和夏季空調(diào)的冷源，即在冬季將水體中的熱能提取出來，釋放到建筑物中，一般根據(jù)水量，按 5度溫差提取熱量，在夏季，將建筑物中的熱量通過水體帶走，再釋放到水體當(dāng)中。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。

熱泵機(jī)組的主要構(gòu)成，分為四大主要部件，分別是壓縮機(jī)，冷凝器，蒸發(fā)器，節(jié)流裝置。

壓縮機(jī)的主要作用是將從蒸發(fā)器返回的低壓制冷劑氣體進(jìn)行壓縮，形成高溫高壓制冷劑氣體，并將其輸送到冷凝器。壓縮機(jī)為整個(gè)系統(tǒng)提供動(dòng)力，使制冷劑在系統(tǒng)中循環(huán)，并且將制冷劑增溫、增壓。

冷凝器的主要作用是將壓縮機(jī)排出的高溫高壓制冷劑蒸汽冷凝成液體，制冷器在冷凝器放出的熱量由冷卻介質(zhì)（水或空氣）帶走。通俗的說，冷凝器的主要作用就是冷卻制冷器，在冷凝器中是一個(gè)放熱的過程。

蒸發(fā)器的主要作用是利用液體制冷器的在低壓下蒸發(fā)（沸騰）轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝⑽毡焕鋮s介質(zhì)的熱量到達(dá)制冷的目的。

節(jié)流裝置的主要是各種膨脹閥，在熱泵機(jī)組中廣泛使用的是熱力膨脹閥和電子膨脹閥，節(jié)流裝置主要作用是一個(gè)是節(jié)流，也就是控制流量，另一個(gè)就是降壓作用。

除了以上四大的關(guān)鍵部件組成，水源熱泵上常用的其他配件還有干燥過濾桶，電磁閥，安全閥等。干燥過濾器的作用是過濾系統(tǒng)及制冷劑中的水分和雜質(zhì)。選用原則是制冷量在100kw以內(nèi)，選用配備一個(gè)過濾芯的過濾器，100-200kw的選擇兩芯過濾器，200-400kw選用三芯過濾器，400-650kw選擇四芯過濾器，650kw以上的選擇大型干燥過濾器。

水源熱泵機(jī)組上安裝的安全閥主要起泄壓作用，對系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，一般設(shè)定值在25公斤左右，達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)打開，降至復(fù)位壓力時(shí)自動(dòng)關(guān)閉。

2、水源熱泵與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)相比具有的優(yōu)勢

首先，利用水源熱泵，與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)相比，節(jié)約能源，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(huì)對其造成污染；省去了鍋爐房及附屬煤場、儲(chǔ)油房、冷氣塔等設(shè)施，機(jī)房面積大大小于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)，節(jié)省建筑空間，也有利于建筑的美觀。而且環(huán)保效益顯著，水源熱泵機(jī)組供熱時(shí)省去了燃煤、燃?xì)狻⑷挥偷儒仩t房系統(tǒng)，無燃燒過程，避免了排煙、排污等污染；供冷時(shí)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(jī)組運(yùn)行無任何污染，無燃燒、無排煙，不產(chǎn)生廢渣、廢水、廢氣和煙塵，不會(huì)產(chǎn)生城市熱島效應(yīng)，對環(huán)境非常友好，是理想的綠色環(huán)保產(chǎn)品。

水源熱泵系統(tǒng)可制冷、供暖，提供生活熱水等，一機(jī)多用，一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)。特別是對于同時(shí)有供熱和供冷要求的建筑物，水源熱泵有著明顯的優(yōu)勢。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，安裝容易，安裝工作量比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)少，安裝工期短，更改安裝也容易。

另外，水體的溫度一年四季相對穩(wěn)定，其波動(dòng)的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于空氣的變動(dòng)，水體溫度較恒定的特性，使得熱泵機(jī)組運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性，系統(tǒng)相對簡單、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。

3、水源熱泵在具體應(yīng)用中所受到的限制

⒈可利用的水源條件及地區(qū)的地理結(jié)構(gòu)限制

水源熱泵理論上可以利用一切的水資源，但在實(shí)際工程中，不同的水資源利用的成本差異是相當(dāng)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(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵。在選擇地下水源時(shí)，原則是水量充足，水溫適當(dāng)，水質(zhì)良好，供水穩(wěn)定。對于水質(zhì)的情況，要注意含砂量與水的化學(xué)性質(zhì)，含砂量高造成機(jī)組和管閥磨損、堵塞， 如果水中含有腐蝕性物質(zhì)，要采取防腐措施。

目前在內(nèi)蒙地區(qū)應(yīng)用水源熱泵較多，內(nèi)蒙的部分區(qū)域，地下水源豐富，出水量好，適合水源熱泵的廣泛應(yīng)用。 另外，要考慮當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)和土壤條件，保證用后尾水的回灌可以實(shí)現(xiàn)。

2.投資的經(jīng)濟(jì)性

由于受到不同地區(qū)、不同用戶及國家能源政策、燃料價(jià)格的影響，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。雖然總體來說，水源熱泵的運(yùn)行效率較高、費(fèi)用較低。但與傳統(tǒng)的空調(diào)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(jīng)濟(jì)性會(huì)有所不同。

水源熱泵市場狀況：水源熱泵主要應(yīng)用在北方冬季寒冷的地區(qū)，而在廣闊的南方很少見到身影。主要原因：南方主要以空氣源熱泵為主，冬天對空調(diào)制熱的依賴不如北方明顯，主要用來洗澡，所以空氣源熱泵基本能滿足需要，并且工程相對簡單，造價(jià)成本要低。所以應(yīng)用不是特別廣泛。就選擇水源熱泵機(jī)組的工程來說，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，判斷是否具備可資利用的地下水源，一項(xiàng)工程所需水量，主要取決于該項(xiàng)工程的冷熱負(fù)荷和地下水溫度，適用的地下水源條件是，水文地質(zhì)特征為砂、卵石、礫石地層以及裂隙地帶；含水層厚度大于5m，冬季地下水溫度不低于10℃。

3.人工回灌的限制

我國水資源非常缺乏，主管部門對開采地下水有嚴(yán)格管理，并且規(guī)定，除非有較大需水用戶進(jìn)行二次利用，否則必須進(jìn)行回灌。當(dāng)然，為了保證地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)長期正常運(yùn)行，也要采取措施補(bǔ)充地下水源，調(diào)節(jié)水位，維持儲(chǔ)量平衡。目前，雖然還沒有回灌水質(zhì)的國家標(biāo)準(zhǔn)，但回灌的水質(zhì)應(yīng)至少等于原地下水水質(zhì)，以保證回灌后不會(huì)引起區(qū)域性地下水水質(zhì)污染。

4、結(jié)語

由于水源熱泵可顯著降低運(yùn)營費(fèi)用，而且節(jié)能環(huán)保，受到政府很多政策支持，已受到越來越廣泛的關(guān)注。盡管還有一些不利因素限制了水源熱泵的快速普及，如初投資較大等缺陷，但隨著科技的發(fā)展，限制水源熱泵普及的因素正在得到改善。因而，水源熱泵被認(rèn)為是最有前途的空調(diào)系統(tǒng)之一。水源熱泵的合理開發(fā)和利用，必然會(huì)為我們的生活帶來更多的便利，未來應(yīng)該不斷的完善熱源水泵技術(shù)，促進(jìn)自然資源更加合理的利用。

[1]水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)的原理及應(yīng)用 《寧波節(jié)能》- 2012-04-15

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