水源热泵系统的研制

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欢迎访问e展厅 展厅 4 冷冻机/热交换设备展厅 冷却塔, 冷凝器, 冷却器, 蒸发器, 集热器, ... 1 水源热泵技术概念 水源热泵是利用了地球表面或浅层水源，如地下水、河流和湖泊中吸收的太阳能和地热能而形成的低品位冷热源，采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，进行能量转换的供暖空调系统。 水源热泵根据对水源的利用方式的不同，可以分为闭式系统和开式系统两种。闭式系统是指在水侧为一组闭式循环的换热套管，该组套管一般水平或垂直埋于地下或湖水海水中，通过与土壤或海水换热来实现能量转移。（其中埋于土壤中的系统又称土壤源热泵，埋于海水中的系统又称海水源热泵）。开式系统是指从地下抽水或地表抽水后经过换热器直接排放的系统。 水源热泵主机常称为水水热泵。 水源热泵具有以下优点： ◆ 清洁 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％的太阳辐射能量，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，为建筑供暖空调，属可再生能源一种形式。水源热泵利用水源的过程当中，只交换热量，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，不会造成原有水源的污染。 ◆ 节能 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，水源热泵同时解决了空调系统的冷热源，保证了系统的高效性和经济性。 ◆ 可靠 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。 ◆ 环保 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。 由于以上特点，近几年来，水源热泵在中国得到迅速发展。 2 国内外水源热泵的发展及特点 在国外，关于水源热泵的研究分属于两种热泵系统：一种为地源热泵，一种为海水热泵。美国的水源热泵的研究和应用更偏重用于住宅和商业小型系统（20RT以下），多采用水-空气系统。在大型建筑方面，美国推行WLHP系统，即水环热泵系统。中、北欧如瑞典、瑞士、奥地利、德国等国家主要利用浅层地热资源，地下土壤埋盘管（埋深<400米深）的地源热泵，用于室内地板辐射供暖及提供生活热水。据1999年的统计，为家用的供热装置中，地源热泵所占比例，瑞士为96％，奥地利为38％，丹麦为27％。 同时，中、北欧海水源热泵的研究和应用也比较多。 中国最早在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。目前，国内的清华大学、同济大学、上海理工大学、天津大学、重庆建筑大学、天津商学院、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。 国内的水源热泵制造厂商近几年发展迅速，既有国外品牌，又有众多国内品牌。总体看来，中国的水源热泵的研究和应用才刚刚起步，与国外相比，在热泵机组的优化设计和工程应用上还存在较大差距。 未来的几年，中国面临着巨大的能源压力。一方面，中国的经济要保持较高速度的增长，另一方面，又必须考虑环保和可持续发展问题。所以要求调整能源结构、提高能源利用效率。能源利用效率提高，会鼓励各种节能设备和技术的推广。为了适应市场要求和参加国际竞争，我们必须加快水源热泵的产业化和应用研究。 3 本家水源热泵的技术特点 本家水源热泵是针对大中型的建筑开发的可以实现模块组合的水-水热泵机组和外部水力控制模块组成的系统产品。可以利用地下水和以及江河湖泊的水源以及地热尾水，使用地下水时水力控制模块系统主要是带有中间换热器的闭式系统。因不存在如风冷热泵的冬季结霜问题，机组在工作时的冷热切换直接通过对水系统的管路的切换而实现，氟系统保持稳定不变。 ◆ 水温高 本家水源热泵在标准的工况下，可以保证供热出水温度稳定在45-63℃，出水温度高。 ◆ 效能广 既有效率一般的使用活塞式压缩机的经济型机组，也有效率比活塞式水源热泵提高10-20%的使用螺杆式压缩机的环保高效机组，可满足客户的不同选择。 ◆ 功能强 具有热回收或冰蓄冷功能选项功能，可提供热回收型水源热泵、蓄能型水源热泵、热回收蓄能型水源热泵。可完全省去锅炉、减少水源热泵系统容量和相映的采水（如打井和水泵运行）的费用，进一步节省设备综合投资和能源的利用水平。 ◆ 采水省 在机组工作时，水源侧在冬季的进出水温差为4-14℃，而夏季的进出水温差为10-20℃。区别于传统的5℃温差设计，可以省水50%-75%，并相应地减少了采水（如打井和水泵运行）的费用。若配合使用蓄能功能，进一步省水，总省水量可以达到65%-87%。 ◆ 品质佳 系统精心优化模块化设计、系统精良可靠，同类产品在世界各地已有数万例在运行。 ◆ 范围广 可以采用开式或闭式系统，既可通过打井回灌利用地下水，也可增加中间换热器利用河水湖水甚至海水，甚至可以利用地热的尾水。利用地下水时，一般使用闭式系统，使用、工况切换和维护方便、系统效率高。 ◆ 使用易 自适应PID智能控制、加上图形化操作界面，可非常便捷地进行操作、运行、维护。 4 水源热泵应用注意事项 水源热泵工程是一项系统工程，从空间角度可将其分为地面以上部分（热泵机组及相关设备系统）和地面以下部分（井群、地表蓄水体及其周边土壤）。从时间角度看，系统的运行工况是随建筑物负荷及当地气象地质条件等全年变化的外部因素而不断改变的。 不同于其它的常规能源方式，水源热泵方式的设计应用过程中需要同时考虑系统地面上下两部分的全年联合运行，或者说是水源部分和系统设备部分的整体运行。 4.1 水源部分 水源热泵技术所利用自然水源包括地下水和地表水两种类型，使用这一技术的关键前提是当地是否有适合的水源供给，需要考虑水源满足一定的温度、水量和客户能够承担的开采利用成本。使用地下水时还应考虑当地水文、地质、气象条件以及工程措施的影响： ◆ 采水对于邻近建筑的影响。是否涉及地面沉降问题，单井对建筑基础的影响。 ◆ 钻井、回灌、保养、长期运行等问题。 4.2系统设备 除高性能的机组和满足相应的水源条件外，还涉及到系统的组合形式、总体设计等方面的问题。 ◆ 水源温差与流量的合理利用。目前普遍水源利用温差较小，多为5-10℃，夏季回灌水温低于30℃，尤其在部分负荷时回灌水温更低。研究表明，可以进一步提高水源温差利用，这样即使机组效率有所下降，但考虑采水回灌泵功率消耗的整个系统效率并无明显降低，还可大幅度降低采水量和打井费用，有效地避免采水量大带来相关地质水文的影响。应积极推广使用15-20℃大温差机组，可以更加有效地节约利用水资源。另外，采用蓄能式水源热泵是一个非常值得考虑的方向，这样可以将主机容量减小30-50%，同时系统设备可以更加平稳地运行。 4.3 政策支持 水源热泵技术的推广需要政府从可持续发展的角度，综合能源环保和资源的各个方面的考虑，调整水源热泵用水源管理和收费政策，才能促使其大规模的发展。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (2/8/2007)