水源熱泵系統(tǒng)的節(jié)能研究

向丹妮

摘 要：水源熱泵是以水為介質來提取能量實現(xiàn)制熱和制冷的一個或一組系統(tǒng)。文章對水源熱泵系統(tǒng)制冷制熱工作原理、水源熱泵技術的優(yōu)點、水源熱泵技術未來的發(fā)展等相關內容進行了總結和分析。

關鍵詞：水源熱泵系統(tǒng)；節(jié)能；工作原理，發(fā)展

0 前言

建筑業(yè)作為我國國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)之一，目前近400億平方米既有建筑中，高耗能建筑占90%左右。從數(shù)量上來說，建筑用能已經(jīng)占到全社會能源消費總量的近三成，再加上建材生產(chǎn)的能耗，用于建筑的能耗已占到社會總能耗的40%左右。

建筑節(jié)能作為全國節(jié)能工作的重要組成部分，是改善和提高建筑舒適性、節(jié)約能源、促進環(huán)境保護、減少溫室氣體排放的重要措施，直接關系到國家資源戰(zhàn)略、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施。

水源熱泵是以水為介質來提取能量實現(xiàn)制熱和制冷的一個或一組系統(tǒng)。針對水源熱泵機組，就是通過消耗少量高品位能量，將地表水中不可直接利用的低品位熱量提取出來，變成可以直接利用的高品位能源的裝置。

水源熱泵既是利用可再生能源的一種形式，又是一種經(jīng)濟有效的節(jié)能技術，其能量利用率要比空氣源熱泵高約 40%。水的比熱容較大，傳熱性能好，因此熱泵機組中換熱器的尺寸較小，而且不存在蒸發(fā)器表面結霜的問題。因此，在容易獲得溫度較穩(wěn)定水源的地方，水是理想的冷熱源。

1水源熱泵系統(tǒng)制冷制熱工作原理

地球表面淺層水源吸收了太陽進入地球的輻射能量，這些水源的溫度一般都十分穩(wěn)定 水源熱泵機組工作原理就是在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，則從水源中提取能量，由熱泵通過空氣或水作為傳熱物質提升溫度后送到建筑物中 通常水源熱泵消耗1kW的能量，用戶可以得到4kW以上的熱量或冷量水源熱泵系統(tǒng)是由末端（室內空氣處理末端等）系統(tǒng)，水源熱泵系統(tǒng)和水源系統(tǒng)三部分組成。

為用戶供熱時，水源熱泵系統(tǒng)從水源中提取低品位熱能，通過電能驅動的水源熱泵系統(tǒng)主機（制熱）泵 送到高溫熱源，以滿足用戶供熱需求 為用戶供冷時，水源熱泵系統(tǒng)將用戶室內的熱量通過水源熱泵系統(tǒng)主機（制冷）轉移到水源中，以滿足用戶制冷需求水源熱泵根據(jù)對水源的利用方式的不同。水源熱泵無論是在制熱還是制冷過程中均以水為熱源和冷卻介質，即用切換工質回路來實現(xiàn)制熱和制冷的運行。然而，更為方便的是由水回路中的四通電磁換向閥來完成。

2 水源熱泵技術的優(yōu)點

1）節(jié)能。與電供暖相比減少70%以上的電力消耗。

2）環(huán)保。 無廢氣，廢水，廢渣產(chǎn)生，對環(huán)境無熱效應產(chǎn)生。

3）高效。 據(jù)美國環(huán)保署EPA估計，設計安裝良好的水源熱泵，平均可以節(jié)約用戶30%～40% 的供熱制冷空調的運行費用。

4）實惠。 一套設備可供冷，可供熱，其總投資額僅為傳統(tǒng)空調系統(tǒng)的60%。

5）運行穩(wěn)定。 可靠，維護方便。 另外不存在空氣源熱泵的冬季除霜等難點問題，所以維護方便，使用壽命可長過20年以上。

3 水源熱泵技術未來的發(fā)展

隨著全球氣候變暖，重慶地區(qū)已變得冬天不很冷，或冬天已不長，而夏天變得炎熱而漫長，空調電耗以制冷為主的趨勢正在發(fā)展。 由于夏天強烈的太陽輻射導致的制冷空調能耗已高于傳熱系數(shù)導致的能耗，因此加強外遮陽措施在窗戶節(jié)能改造中的推廣應用已刻不容緩。 建議市有關部門組織力量研究適合住宅節(jié)能改造采用的外遮陽技術。 傳統(tǒng)的遮陽技術很多，但真正適合既有住宅建筑門窗節(jié)能改造時采用的很少，必須將研究設計和應用方面的力量結合在一起，在較短的時間里，開發(fā)出幾種成本較低、 施工容易、 操作方便和使用壽命較長的產(chǎn)品來，供節(jié)能改造工程選用。

展望建筑節(jié)能工作，我覺得應做到以下幾點：

1、加大節(jié)能技術研究力度

科技是第一生產(chǎn)力。整和社會科學技術力量，充分發(fā)揮各相關部門、學會、協(xié)會、研究會以及相關行業(yè)、高校的技術研究力量，不斷開發(fā)出高效、經(jīng)濟的節(jié)能型建材和先進的構造技術，以增強節(jié)能建筑的可操作性和科技含量，節(jié)約社會資源。此外，提高建筑、施工企業(yè)的節(jié)能意識，增強企業(yè)自主對建筑節(jié)能產(chǎn)品的開發(fā)和研究，是解決能源問題的根本途徑之一。

2、建筑節(jié)能應從規(guī)劃、設計入手

在建筑規(guī)劃階段，要慎重考慮建筑物的朝向、間距、體型、體量、綠化配置等因素對節(jié)能的影響，改善熱環(huán)境。在建筑的平面布局方面，朝向的選擇很重要。冬季應有適量的陽光射入室內，避免冷風吹襲；夏季則盡量減少太陽直射室內及外墻面，有良好的通風。在建筑設計中，原則上應減少建筑物外表面積，適當控制建筑體型系數(shù)，即建筑物外表面積與其所包圍的體積之比，減少建筑面寬，加大進深或增加組合體。建筑外形選用長條型，而體型復雜，凹凸面過多的塔式住宅對節(jié)能不利。寒冷地區(qū)多層住宅不應采用開敞式樓梯間，入口處設置門斗或采取其它避風措施，減少散熱。另外，要重視屋檐、挑檐、遮陽板、窗簾、百頁窗等的構造措施，對于調節(jié)日照節(jié)省能源是十分有效的，尤其是玻璃幕墻建筑，必須考慮良好的遮陽、遮光條件。

3、大力推廣綠色、智能建筑

目前，采用高效、經(jīng)濟的節(jié)能型建材和先進的構造技術，推廣綠色建筑和智能建筑成為新的發(fā)展趨勢。據(jù)了解，綠色建筑就是指在建筑生命周期（選址、規(guī)劃設計、施工、使用管理及拆除過程）中，以最節(jié)約能源、最有效利用資源的方式，建造最低環(huán)境負荷情況下最安全、健康、高效及舒適的居住空間，達到人及建筑與環(huán)境共生共榮、永續(xù)發(fā)展。綠色建筑最終的目標是以“綠色建筑”為基礎進而擴展至“綠色社區(qū)”、“綠色城市”層面，達到促進建筑永續(xù)發(fā)展的目標。而智能建筑的內涵實質就是在建筑構架中，根據(jù)系統(tǒng)工程原理，適應特定人群的需求，融匯計算機技術、網(wǎng)絡技術、自動化技術、生物技術、材料科學和環(huán)境科學所建立的舒適、環(huán)保、節(jié)能、高效、安全、信息有效傳遞并可持續(xù)發(fā)展的人工環(huán)境。如歐洲的智能建筑，強調的是建筑節(jié)能、降低運營成本、保護環(huán)境并提供舒適健康的辦公環(huán)境。

4、增強行政執(zhí)法手段和法制建設

目前，針對建筑節(jié)能執(zhí)行力差的現(xiàn)狀，建設部科技司有關負責人指出，在下一步建筑節(jié)能專項檢查中要充分體現(xiàn)三個“一批”，即針對地方建筑節(jié)能主管部門和相關設計、施工、監(jiān)理單位，要表揚一批，通報批評一批，處理一批。節(jié)能方面存在的問題，發(fā)現(xiàn)一個處理一個，對節(jié)能不達標的企業(yè)動用建設部最高行政手段，即撤銷或降低企業(yè)資質。同時，盡快完善建筑節(jié)能的法規(guī)體系，增強行政執(zhí)法力度，嚴厲打擊違紀違規(guī)行為，整頓行業(yè)市場。

5、獎懲并重

可參照其他行政管理手段，適當制訂建筑節(jié)能經(jīng)濟激勵機制。據(jù)有關負責人透露，將嘗試以一定的節(jié)能標準為基準線，對高于節(jié)能標準的采取貸款貼息、財政補助等獎勵措施；對低于節(jié)能標準的則動用增加稅收、禁止使用等懲罰手段。

通過經(jīng)濟手段的介入，與企業(yè)“約法三章”，做到賞罰分明，提高企業(yè)建設節(jié)能建筑的積極性。

6、大力推進既有建筑的節(jié)能改造

既有建筑規(guī)模龐大、耗能嚴重，是開展建筑節(jié)能工作的重點發(fā)展方向，大規(guī)模的舊房節(jié)能改造刻不容緩。可先從采暖、空調、節(jié)電、節(jié)水等節(jié)能改造工作入手，再逐步推進墻體改造、窗戶改造、屋面改造，著重加強建筑物的防水、防潮、隔熱、保溫等功能。同時，相比新建建筑，既有建筑占了大多數(shù)，蘊藏巨大的商機。目前我國將有130億平方米的已建建筑進行節(jié)能改造。據(jù)預測，如果按照每平方米改造費用以100—200元計算，130億平方米的節(jié)能改造費用將達2萬億元。

建筑節(jié)能是一個世界性的問題，也是時代發(fā)展的必然趨勢。我們應當學習發(fā)達國家建筑節(jié)能的經(jīng)驗，結合自身條件，制定和完善符合我國國情的節(jié)能政策、法律法規(guī)和措施，全面推動建筑節(jié)能工作的健康發(fā)展，走可持續(xù)發(fā)展的道路。