论水源热泵的种类及特点

来源:用户上传      作者:

　　【摘要】：水源热泵技术作为一种有益于环境保护和可持续发展的冷热源形式，越来越被广泛应用于公共建筑中，对水源热泵从概念、分类及特点进行介绍与分析。
　　【关键词】：水源热泵的概念；种类及特点。
　　中图分类号：S273 文献标识码：A 文章编号：
　　序 言
　　 “水源热泵”作为一个新兴的名词，越来越广泛的被人们谈及。 这一技术自从上世纪90年代开始已经广泛应用于国内的空调工程领域，目前已经成为华北和中原地区空调系统的一大热点，而且其应用地区，已经从北京、天津、山东、河南、河北，迅速扩大到湖北、湖南、内蒙和东北等地。 最近几年国内空调设备生产厂家纷纷推出了各式各样的水源热泵产品，冠之以诸如“地能中央空调系统”、“水源中央空调系统”、“地温中央空调系?”、“中央液态冷热源”等等的名称，这不但没有令人明白“水源热泵”的内涵，反而在一定程度上起到了混淆视听的作用。因此，非常有必要从学术界的定义出发，阐述“水源热泵”这一名词的学术渊源并给出科学的定义和分类。按照这一思路，本文进行了全面细致的阐述。
　　1.水源热泵概念原理和归类
　　1.1水源热泵是一种利用地球表面或浅层水源（如地下水、河流和湖泊），或者是人工再生水源（工业废水、地热尾水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。水源热泵技术利用热泵机组实现低温位热能向高温位转移，将水体和地层蓄能分别在冬、夏季作为供暖的热源和空调的冷源，即在冬季，把水体和地层中的热量“取”出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到水体和地层中去。从学术角度来说，当利用的对象都是水体和地层（含水地层）蓄能，而且都是以水作为热泵机组的冷热源供给载体时，都可以将之归类为水源热泵系统。 根据 ASHRAE Handbook: HVAC Applications.（1995）的分类，将地热能资源按温度范围不同分为三类，
　　 1.2通常，根据所使用的热源，应用上通常分为三种，分别是：
　　1.2.1封闭环路式：水源采用循环流动于公共管路中的水或盐水（或类似功能的液体，如乙二醇等），通常称为水环热泵；
　　1.2.2地下水式：从水井、湖泊、海洋或河流中抽取的水或在地下盘管中循环流动的盐水为冷热源，制取冷（热）风或冷（热）源的设备，又称为水源热泵
　　
　　1.2.3地下环路式：从地下盘管中流动的盐水（或类似功能的液体）为冷（热）源，制取冷（热）风或冷（热）源的设备，又称为地源热泵。
　　水源热泵可以归属为地源热泵的两个分支：地下水源热泵以及地表水源热泵；也可以归属为地下季节性蓄能应用与热泵技术的结合应用。但是需要强调的是，不同应用方式的分类，是为了让人们更为便捷的去了解或推广应用某种技术，而实际上各种不同的分类之间可能存在一定的交集。
　　2.水源热泵的特点
　　2.1属可再生能源利用技术
　　水源热泵是利用了地球表面或浅层水源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地球表面水源和土壤是一个巨大的太阳能集热器，收集了47％的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多。水源热泵技术利用储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，为人们提供供暖空调，当之无愧的成为可再生能源一种形式。
　　而水源热泵技术利用地下水以及地表水源的过程当中，不会引起区域性的地下以及地表水污染。实际上，水源水经过热泵机组后，只是交换了热量，水质几乎没有发生变化，经回灌至地层或重新排入地表水体后，不会造成对于原有水源的污染。可以说水源热泵是一种清洁能源方式。
　　2.2 属经济有效的节能技术
　　地球表面或浅层水源的温度一年四季相对稳定，一般为10～25℃，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源和空调冷源。这种温度特性使得水源热泵的制冷、制热系数可达3.5～5.5。与锅炉（电、燃料）供热系统相比，锅炉供热只能将90%以上的电能或70～90%的燃料内能为热量，供用户使用。
　　与传统的空气源热泵相比，空气源热泵的制冷、制热系数通常为2.2～3.0，水源热泵方式的能量利用效率要比空气源热泵高出40%以上。
　　另外，地球表面或浅层水源温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。
　　2.3 环境效益显著
　　水源热泵的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少40％以上，与电供暖相比，相当于减少70％以上，如果结合其它节能措施节能减排会更明显。虽然也采用制冷剂，但比常规空调装置减少25％的充灌量；属自含式系统，即该装置能在工厂车间内事先整装密封好，因此，制冷剂泄漏机率大为减少。
　　2.4 回灌方式
　　国内的地下水回灌基本采用原先的人工回灌方式，主要分为压力回灌和真空回灌两种。压力回灌适用于高水位和低渗透率的含水层，当然，压力回灌也适用于低水位和渗透性好的地下含水层，而真空回灌仅适用于低水位和渗透性好的地下含水层，现在国内大多数系统都采用这种方式的地下水回灌。虽然从理论上讲，地下水灌抽比可以达到100%，但是，目前大多数国家的地下水回灌技术尚未成熟，特别在含水层砂粒较细的情况，井极容易被堵。回灌的速度大大低于抽水的速度。对于沙粒较粗的含水，由于空隙较大，回灌比较容易，造成抽灌比降低的原因是回灌井的堵塞。故必须进行回扬及洗井。在国内，通常采用回扬清洗的方法来维持地下水的回灌。回扬次数和回扬的时间视含水层的透水性大小而定，其次要考虑井的特征，水质、回灌量和回灌技术方法。
　　5.国内水源热泵发展动态
　　国内应用部分
　　中国早在50年代，就曾在上海、天津等地尝试夏取冬灌的方式抽取地下水制冷，天津大学热能研究所吕灿仁教授就开展了我国热泵的最早研究，1965年研制成功国内第一台水冷式热泵空调机。目前，国内的清华大学、天津大学、重庆大学、天津商学院、山东建工学院、中国科学院广州能源研究所等多家大学和研究机构都在对水源热泵进行研究。其中清华大学经过多年在多工况水源热泵的研究已经形成产业化的成果，已建成多个示范工程。
　　美国能源部和中国科技部于1997年11月签署了中美能源效率及可再生能源合作议定书，其中主要内容之一是“地源热泵”，该项目拟在中国的北京、杭州和广州3个城市各建一座采用地源热泵供暖空调的商住建筑或工业建筑，以推广运用这种“绿色技术”，缓解中国对煤炭和石油的依赖程度，从而达到能源资源多元化的目的。
　　6、结语
　　我国的未来能源发展战略将是节能和提高能源的有效利用率，水源热泵由于具有高效、节能等优点而成为极具发展潜力的绿色环保技术，要是水源热泵技术在我国得到较快的发展和推广，政府部门、科研机构和工程技术人员需共同努力，完善水源热泵技术，解决在实践中的存在的问题，
　　参考文献
　　热泵技术与应用 张昌主编
　　实用供热空调设计手册 陆耀庆主编

转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-4792453.htm