淺談地下水式水源熱泵技術在暖通空調工程中的設計分析與應用

馬成嶺

摘 要：水源熱泵屬于可再生能源，是國家重點推廣的節能新技術，水源熱泵空調系統供熱供冷技術已經很成熟，文章簡單介紹了水源熱泵技術的工作原理，空調系統的特點，水源熱泵空調系統的設計分析。

關鍵詞：水源熱泵；節能；空調系統；地下水

引言

我國冬冷夏熱的地區，供熱、空調的能耗非常大，建筑節能已經成為一個新的技術熱點，而城市的環境保護，節能建筑和設備的應用更得到政府各部門的提倡與鼓勵。我國北方地區冬季供熱主要采用的熱源為燃煤鍋爐，燃煤鍋爐系統在燃燒煤炭獲取熱量的同時向大氣排放二氧化硫、氮化合物及二氧化碳等有危害到氣體，使大氣質量急劇下降；夏季使用的制冷空調系統，把室內熱量全部轉移的室外，使室外環境溫度逐年攀升，為此節約能源，保護環境刻不容緩，水源熱泵技術的出現，解決北方冬季供暖，夏季供冷的需求，水源熱泵技術具有環保，節能的特點。

1 水源熱泵技術的工作原理

水源熱泵技術是利用地球表面淺層水源中吸收的太陽能和地熱能而形成的低溫低位的熱能資源，并采用熱泵原理，通過少量的高位電能輸入，實現低位熱能向高位熱能轉移的一種技術。

地球淺層水源吸收了太陽進入地球的輻射能量，水源的溫度十分穩定。水源熱泵機組工作原理：夏季將建筑物中的熱量轉移到水源中，由于水源溫度低，所以可以高效地帶走熱量，而冬季從水源中提取能量，由熱泵機組通過空氣或水將溫度提升后送到建筑物中。

2 水源熱泵空調系統的特點

2.1 利用可再生能源技術

水源熱泵技術是利用地球淺層地下水作為冷、熱源，進行能量轉換的空調系統。把冷、熱量通水循環釋放到地下水中，使地下水資源可以反復的被使用。

2.2 高效節能、環保

水源熱泵機組供熱時COP值可達到3.5～4.0，供冷時COP值可達到5.5，因次水源熱泵可作為高效節能的供熱、供冷設備。水源熱泵運行時，不污染環境，因次是優選的環保型供熱、供冷設備。

2.3 一機兩用、投資低

水源熱泵空調通過在管路上的閥門轉換來實現冬季制熱，夏季制冷的作用。與原來的系統相比，可以減少一套主機體統。并且水源熱泵機組是整機安裝，檢修方便。所以水源熱泵具有一機兩用，投資低，維修方便的特點。

3 水源熱泵空調系統工程設計

水源熱泵空調系統是復雜的系統工程，只有合理的選型才能達到節能效果和使用效果。

3.1 總冷熱負荷

建筑物的總冷熱負荷與建筑所在地區室外氣候條件和建筑的類型有直接關系，根據建筑的圍護結構及室內的人員，發熱體來確定建筑的冷熱總負荷。

3.2 水源熱泵機組的選擇

水源熱泵機組是至關重要的設備，占整個空調系統中能耗的80%以上，因此水源熱泵機組選型應考慮制冷制熱效率等因素，當建筑物負荷確定后應根據最大負荷值，及冷熱源的情況合理選擇水源熱泵機組的型號。

3.3 地下水式水源熱泵系統水源井的選擇

4 水源熱泵供熱空調系統工程實例的應用

4.1 某水源熱泵空調工程為例，該項目建筑面積約有13萬平方米，項目位于渾南新區，渾河南側，地下水資源豐富，經相關部門進行實地勘察，論證，該地區地下水溫度常年穩定，水溫在12℃左右，可以用水源熱泵系統供暖。該項目主要用水源熱泵機組冬季供暖，末端風機盤管向供熱。

4.2 該項目根據熱負荷及相關影響因素確定選用水源熱泵機組三臺，單臺制熱量：2011KW，輸入功率為416.6KW，水流量為170m3/h，水源側總的水流量為511m3/h。

4.3 水源井選擇。根據相關勘察及審批部門的水資源論證報告上的數據，該地區單口井的出水量為110m3/h，該項目根據總的出水量及單口井的出水量，確定該項目需要打5口抽水井，回灌需要按1：3的比例回灌，所以需要15口回灌井，留有一口抽水井和一口回灌井備用，所以總的抽水井為6口，回灌井為16口。井間距50m，井深50m。所以需要選用6臺潛水泵，潛水泵的參數為130m3/h，揚程為79m。井水經旋流除砂器處理后進入水源熱泵機組，保證回灌井均勻，在回灌總管上設置分水器，保證能均勻的回灌到地下，不會造成地下水位下降。該工程的水質經相關部門的審查后都符合地下水回灌的水質要求。

5 結束語

5.1 水源熱泵空調系統在實際工程設計上來說選型方便，節省建筑的空間，節約能源，運行費用低，且不污染環境，是一種清潔型能源，應該在實際工程設計中充分使用。

5.2 水源熱泵空調系統在地下水資源豐富的地區，應充分使用該系統，在水源井設計之前必須做好水資源分析，做好抽水井和回灌井的設計合理，水源熱泵空調系統才能發揮節能環保的優勢。

因此水源熱泵技術是一項節能、環保的新技術，這項技術取代燃煤鍋爐供熱的方式，應得到廣泛推廣使用。

參考文獻

[1]彥啟森.制冷技術及其應用[M].北京：中國建筑工業出版社，2006.

[2]陸耀慶.實用供熱空調設計手冊（第二版）[M].北京：中國建筑工業出版社，2008.

[3]姚楊.暖通空調熱泵技術[M].北京：中國建筑工業出版社，2008.