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 水源热泵技术简介

  地温中央空调是一种介于中央空调和分体空调之间的优化空调能源方式,它具有合理利用能源,设备能效系数高,运行成本低和安全、可靠等优点。又具有分体空调调节灵活、方便,便于管理和收费等优点。因此,在我国北方地区的公共建筑(办公楼、商住楼、商场、厂房等),住宅建筑上得到了广泛的应用。近几年来,地温中央空调得以发展的主要推动力是它能够以量大面广的低位热能,如井水、地下水、江、河、湖水、电厂冷却循环水、污水、矿井水及工业余热等为能源,而且具有热回收功能, 即可利用供冷空调房间排放的冷凝热来加热洗浴热水,从而提高了可再生能源的利用系数。
一、水源热泵技术的概念
  水源热泵技术是利用地球表面浅层水源如地下水、河流和湖泊中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源,并采用热泵原理,通过少量的高位电能输入,实现低位热能向高位热能转移的一种技术。
地球表面浅层水源如深度在1000米以内的地下水、地表的河流和湖泊和海洋中,吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量,并且水源的温度都十分稳定。水源热泵机组工作原理就是在夏季将建筑物中的热量转移到水源中,由于水源温度低,所以可以高效地带走热量,而冬季,则从水源中提取能量,由热泵原理通过水作为载冷剂提升温度后送到建筑物中。
水源热泵与锅炉(电、燃料)和空气源热泵的供热系统相比,水源热泵具明显的优势。锅炉供热只能将80%~85%的电能或70~80%的燃料内能转化为热量,供用户使用,而水源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能,比燃料锅炉节省二分之一以上的能量;由于水源热泵的热源温度(地下水)全年较为稳定,一般为10~15℃,其制冷可达1:6.2~7.2。、制热系数可达1:4.2~4.6。

二、水源热泵机组工作原理
  供暖和供生活热水时,系统运用逆卡诺循环原理,通过压缩机做功、冷凝器放热和膨胀阀减压调节及蒸发器吸热的相互作用,使得工质发生(气态→ 液态→气态)的物理相变循环。而发生相变循环的工质通过吸热蒸发,从热源水(地下水、地表水)中每次循环提取5℃--10℃左右的水温热量,用于渐进式提高供暖系统的水温。如此往复循环,当水温达到设定温度后,再用热水循环泵送给用户采暖和生活用水。由于系统充分吸取了水热源中的可再生热能,实现了消耗1kw电能就可得到4.2kw~4.6kw热能的高效制热效果。
  夏季供冷和生活热水时,系统则从冷源水(地下水、地表水)中采集低温冷水用来冷却机组冷凝器中高温高压的工质气体,由于系统采集的低温冷却水比传统型冷水机组的冷却水低10℃左右,所以显著提高了冷凝效果,大幅度减少了压缩机的耗电量,实现了消耗1kw电能就可以得到6.4kw以上冷量的高效制冷效果,同时,系统还采用了热回收技术,收集系统空调机组制冷时产生的余热用于制生活热水,从而提高了节能的经济效益。
三、水源热泵技术主要特点
  1、高效节能---靠输入少量的电能驱动,就能从地热源中(地下水、地表水中)源源不断地提取免费的能量,每投入1kw的电能就可得到4.2~4.6kw的热量或6.2~7.2kw的冷量,其能源利用率远远高于当今世界任何形式的中央空调技术。
  2、节省经费---首先是其运行费用比常规中央空调(冷水机组)加热水锅炉系统要节省30%以上,比空气源热泵空调要节省40%以上。
  3、回收期短---若只用于供暖功能比联网费高30%左右,高出的投资费用在四年左右即可收回。
  4、绿色环保---由于省去了锅炉系统,避免了向空气中排放油烟和废气的污染;省去了冷却塔,避免了噪音、热气和霉菌的污染;地下水抽取和回灌是一个封闭的循环过程,并且循环过程中地下水只发生温差物理变化,既不污染水源也不破坏地下水位及地质结构。
  5、一机三用---该系统供应冷气、暖气和生活热水,实现了“一机三用”的功能。
  6、效果稳定---由于地下水温全年比较稳定,且受季节的温度变化影响极小,因此,其制冷、热效果非常稳定。
四、国内的发展与现状
  水源热泵技术于1912年起源于瑞士,发展于20世纪70年代。2002年国家五部联合发文,明确规定“水源热泵中央空调为第二批国家鼓励发展的节能环保产业设备,国家给予鼓励和政策扶持”。这些政策的出台大大促进了我国水源热泵空调节能技术的发展,目前我国水源热泵空调的应用项目已超过2000万平方米,水源热泵空调设备在全国各地运行发挥着节能环保的益,2011年,我市已被国家评为再生能源示范城,同时在资金上也给了一定的扶持。
  实践经验证明,水源热泵空调节能技术已经非常成熟可靠,将是21世纪最理想的节能环保空调技术。