浅议水源热泵技术的应用
来源:用户上传
作者: 刘广旭
【摘 要】本文首分析了水源热泵技术的工作原理，从五方面分析了水源热泵技术的优点，但是使其发挥较大效益仍然存在一定的制约因素，最后分析了现阶段水源热泵技术运用中存在的几个问题。
【关键词】水源热泵；应用；地下水
引言
水源热泵技术是利用地球表面浅层水源中吸收的太阳能而形成的低温低热的资源，采用热泵原理，通过少量的高位电输入，而实现地位热量向高位热量转移的一种技术。由于水源热泵技术是利用可再生能源的技术，加之现阶段我国的能源储备有限，面临环境保护以及可持续发展问题，因此提高水源热泵机组的运行效率是亟待解决的问题。
1、水源热泵技术工作原理
能量总是从高温端流向低温端，热泵技术就是将能量从低温端抽吸到高温端。因此，热泵技术就是一种热量的提升装置，即使其本身需消耗一定的能量，但是对于其提供的热量而言只是其中的三分之一甚至更低，因此热泵技术可以挖掘环境中的能量，然后加以利用。
水源热泵技术是利用地球表面浅层水源中吸收的太阳能而形成的低温低热的资源，采用热泵原理，通过少量的高位电输入，而实现地位热量向高位热量转移的一种技术。地球表面的水源以及土壤是一个大型的能量收集装置，可以收集大约47%的太阳能，是一种可再生能源。另一方面，地球表面或者浅层水源温度比较恒定，冬季比环境温度高，夏季比环境温度低，因此可以作为很好的水源热泵热源以及空调冷源。水源热泵机组就是利用水源热泵技术夏季将建筑物中的热量转移到水中，由于水源温度较低，因此可以高效的将热量带走；在冬季则可以将水源作为能量的来源，利用热泵原理通过空气或谁作为制冷剂提升温度后送到建筑物中。
水源热泵可以根据水源利用方式的不同，分为闭式和开式系统。闭式系统就是在水侧为一组闭式循环装置，该装置一般是水平或竖直的埋在湖水海水中或埋在地下，通过与海水或土壤进行换热而实现能量交换。开式系统是从地下或地表进行抽水以后，通过换热器直接排放的系统。
2、水源热泵技术的特点
2.1水源热泵技术的优点
（1）可再生能源利用技术。水源热泵技术主要是利用地表水体所蕴含的大量太阳能能量作为冷热源，然后进行能量的转换。其中可以利用包括地下水体、河流、湖泊以及海洋等水体作为冷热源。地表土壤和水体作为一个大型的集热装置，能够收集47%的太阳能，且能够构成一个大型的动态能量平衡系统。存储于其中的太阳能的散发和接受相对较为均衡，因此，水源热泵技术是利用可再生能源的一种高新技术。
（2）环境效益显著。水源热泵机组的运行主要靠电能的供应，而电能本身是一种清洁能源。设计良好的水源热泵机组的电力消耗，与电供暖相比，能够减少70%能源消耗。水源热泵机组在运行过程中没有任何污染，没有燃烧，没有废弃物，因此可以建造在居民区内，且无需远距离输送热量。
（3）高效节能。在冬季，水源热泵机组可以利用的水体温度比周围环境温度高，大概为12℃～22℃，因此热泵循环的政法温度提高，能效较高。在夏季可利用的水体温度比周围环境温度低，为18℃～35℃，因此制冷效果较好，机组效率较高。
（4）运行可靠性较高。利用水源热泵技术在一年四季可以保持较为平稳的温度，波动范围较小，能够提供较好的空调冷源以及热泵水源。由于水体温度较为恒定，因此热泵机组运行可靠性提高，保证了热泵机组的经济性和高效性。
（5）应用范围较广。水源热泵系统不仅可以用于冬季供暖、夏季空调制冷，还可以提供生活热水，对于需同时又供热和供冷要求的建筑物，水源热泵有显著的优点，能够减少大量的能源消耗，一套设备即可同时供热和供冷。
2.2应用水源热泵技术的限制因素
水源热泵机组工作稳定，运行可靠，维护费用较低，然而水源热泵技术在利用时也会受到以下几方面因素的制约：
（1）可利用水源限制。水源热泵技术在理论上可以利用所有水源，但是在实际工程运行中，不同水源的利用成本差异较大。因此，在不同地区是否有适当的水资源作为水源热泵机组的水源是其应用的关键。水源热泵技术两种应用方式中，闭式系统成本较高，而开式系统中，是否有合适的水源是水源热泵应用的限制条件。
（2）投资经济性限制。由于在不同地区的能源政策以及燃料价格各不相同，水源条件也不同，导致水源热泵技术一次性投资及运行费用随地区不同而不同，因此在不同地区，不同用户的不同需求下，水源热泵的投资经济性也有所不同。
（3）水层地理结构限制。由于水源热泵技术是从地下抽水然后回灌使用的，因此必须要考虑到用地的水层结构，以确保在消耗成本最低的情况下找到合适的水源。除此以外还要考虑用地的地质遗迹土壤条件，以确保回灌得以顺利实现。
3、应用水源热泵技术应注意的几个问题
（1）水源热泵机组性能有待提高。现阶段，我国在实际运行水源热泵机组地区，夏季的制冷效果较好，但是在冬季却存在大流量，温差较小，热水出水温度较低现象。可能是由于冬季地下水温较低造成，在另一方面还反映了热源水泵机组的性能有待提高。若大量使用水源热泵技术，就需要大量的地下水源，但是要在节水节能的前提下，水源热泵要使用温差大、流量小技术，尽量提高冬季出水温度。
（2）水源回灌问题。水源热泵技术利用地下水，因此需要考虑水源回灌问题。水源回灌技术，要考虑多方面因素，包括回灌水的水温及水量、回灌水水质、回灌水对地下水的影响、会不会引发局部地面沉降、回灌技术能否使地下水保持相对平衡等问题。尽量在使用水源热泵系统时，在确保井水回灌量的同时，也能进行抽水处理，并对抽水及回灌情况作实时监控，确保水源热泵系统正常运行。
（3）当地下水源不适宜直接用于热泵系统时，要进行水质处理：安装除砂器与沉淀池、使用板式换热器将水源与热泵机组分离开、使用井水过滤器进行水处理。现阶段，很多工程由于水质处理度不够，导致热泵系统运行效率下降，故障时有发生。
（4）为了进一步推广水源热泵技术，这就需要打井审批部门的配合，由于审批部门对新生事物存在一定的疑虑，因此，打井是否能够顺利得到审批是水源热泵系统顺利实施的一个关键问题，因此需要做一定的工作来打消打井审批部门的疑虑。另一方面还要保证井的质量，质量不好会影响抽水和回灌效果，进而影响整个热泵系统的制热和制冷效果。
4、结论
水源热泵技术利用地下水这一可再生能源，能够有效避免燃烧产生的污染，但是使其发挥更大效益仍然存在一定的制约条件，因此可以再合适的场所、适当的条件下利用水源热泵技术，才能产生良好的经济效益和节能效益。总之，利用水源热泵要结合我国国情和所处地位的实际情况，合理利用，加强立法和监督，实现节能和环保的目标。
参考文献
[1]李少朋,戚积功,李少华,刘璐..浅谈水源热泵技术及应用现状.甘肃科技,2010(4):78-80
[2]刘君,田野.浅谈水源热泵的应用. 科技传播,2010(6):94-95
[3]赵明婷.水源热泵应用浅谈.科技信息,2010(23):938
[4]王晓燕,史啥光.水源热泵技术的原理及应用,福建建材,2009(2):88-89.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/6/view-3475361.htm
