水源熱泵技術(shù)在供熱空調工程中的應用

    當今社會(huì )環(huán)境污染和能源危機已成為全人類(lèi)面對并要加以解決的重大課題，在這種背景下，以環(huán)保和節能為主要特征的綠色建筑及相應的供熱空調系統應運而生，而熱泵技術(shù)正是滿(mǎn)足這些要求的新興供熱空調技術(shù)。據資料記載，熱泵的歷史可以追溯到1912 年瑞士的一個(gè)專(zhuān)利，而在歐美等一些發(fā)達國家地區，熱泵真正意義的商業(yè)應用也只有10 年的歷史。

    我國熱泵事業(yè)近幾年已開(kāi)始起步，而且發(fā)展勢頭看好，國內的幾所知名高校與有關(guān)企業(yè)在充分學(xué)習借鑒國外先進(jìn)技術(shù)和運行經(jīng)驗的基礎上，已聯(lián)合開(kāi)發(fā)出了中國品牌的熱泵系統，并已建成了數個(gè)示范工程，越來(lái)越多的中國用戶(hù)開(kāi)始熟悉熱泵，并對其產(chǎn)生了濃厚的興趣?？梢灶A計，通過(guò)中國科學(xué)界與企業(yè)界的攜手共進(jìn)，我們完全有能力依靠自己的力量在短期內開(kāi)拓出具有中國特色的熱泵產(chǎn)業(yè)。

    地下水水源熱泵技術(shù)的特點(diǎn)

    (1) 高效節能，運行費用低

    我們在評價(jià)熱泵機組和制冷機組的性能時(shí)常用到“功效比”一詞,用COP 表示，它的定義是系統輸出的功率與所消耗的功率之比。風(fēng)冷熱泵其COP值一般在2.0～3.0之間，而水源熱泵,國內產(chǎn)品在供熱時(shí)COP 值可達3.5～4.0 ,供冷時(shí)活塞式機組為5.0～5.2，螺桿式機組可達6.0，從這一點(diǎn)上看，水源熱泵可以被稱(chēng)作高效節能的供冷供熱設備。水源熱泵在制熱時(shí)所需的地下水即相當于鍋爐燃燒的煤或油,而且地下水占熱泵所供熱量的70%～75%，這些熱量所消耗的代價(jià)僅為廉價(jià)的地下水，其成本要大大低于燃油和燃煤。以我市的水源熱泵運行狀況來(lái)看，冬季供暖的運行費用為15元P–左右,而熱網(wǎng)供暖為24元P– 。燃油供暖為35元P–左右，因此運行費用低是水源熱泵的一個(gè)顯著(zhù)特點(diǎn)。

    (2) 一機兩用,環(huán)保潔凈，初投資小由于水源熱泵冬季可向建筑物供暖，夏季可向建筑物供冷，真正做到了一機兩用，提高了設備的利用率。從初投資來(lái)看，現在國內主要熱泵生產(chǎn)廠(chǎng)家的熱泵機組價(jià)格大致在019～110 元PW 之間，而同樣具備一機兩用的溴化鋰直燃機的價(jià)格在114～115元PW，而且水源熱泵機組無(wú)需設置冷卻塔及煙氣排放系統，省去了高成本的自來(lái)水，避免了向大氣排放煙塵及有害氣體，因此水源熱泵可稱(chēng)其為低成本的綠色空調產(chǎn)品。

    (3) 機房面積小，靈活安全，用途廣泛

    由于熱泵機組兼有供冷供熱的功能，機組本身體積較小，因而使機房面積大大減小，機組可靈活地安裝在任何地方，沒(méi)有儲煤、儲油罐等衛生及安全隱患，機組采用智能化微電腦控制系統，并有備用手動(dòng)操作系統，無(wú)需專(zhuān)業(yè)人員操控，完善的電腦控制和多重保護，使整機運行安全可靠。水源熱泵機組從嚴寒地區至熱帶地區均適用，機組適用的水源溫度從8 ℃到35 ℃均可，既可以提供7 ℃或50 ℃的空調用水，也可以提供同樣溫度的生活熱水；既可以作為城市區域供熱的熱源使用，也可以為辦公樓、賓館、別墅、居民小區等提供中央空調系統。

    水源熱泵在供熱空調中應用應具備的條件

    (1) 可靠的水源

    對于水源熱泵而言，其水源可為地表水、江河水、湖水、海水及地下水，但目前應用較多的水源熱泵均采用地下水，地下水作為國家的重要資源之一，政府對開(kāi)采與使用有各種限制政策和法規，要獲取地下水，須通過(guò)政府有關(guān)主管部門(mén)的批準方可，并應有可靠的技術(shù)措施確保地下水的回灌。

    (2) 充足的水源水量

    水源水量是影響水源熱泵系統的重要因素，其水量的多少與建筑物負荷大小及空調設計方案等有關(guān)，在確定方案之前，應根據水文地質(zhì)資料合理確定水量，必要時(shí)可先打井做抽水實(shí)驗，看看在規定的連續抽水時(shí)間內地下水的水位降是否符合要求，并根據確定的水量來(lái)選定取水井與回灌井的數量。據資料介紹，一般要求地下水的取水量為每kW 制冷量為0104～0106kgPs。

    (3) 合適的水源水溫

    水源的溫度也是影響水源熱泵的重要因素，同樣的機組，由于水溫不同其提供的冷量和熱量也不同。一般來(lái)講，水源熱泵對水源溫度要求的范圍是：制冷工況下，進(jìn)蒸發(fā)器水溫為10～22 ℃;制熱工況下，進(jìn)冷凝器的水溫為18～40 ℃。建議國內的熱泵生產(chǎn)廠(chǎng)家，應將同一型號機組在不同水溫下提供的不同冷熱量列出明細，以便設計人員參考選定。另外取水井與回灌井之間應有一定的距離，以保證地下水經(jīng)過(guò)水源熱泵機組產(chǎn)生的溫度變化經(jīng)回灌后，在含水層中流動(dòng)至取水井時(shí)溫度得以恢復，避免地下水產(chǎn)生冷量或熱量的積累，目前實(shí)際應用運行良好的工程中，取水井與回灌井之間的間距均在40m以上。

    (4) 良好的水質(zhì)

    水源熱泵機組對水源的水質(zhì)有一定的要求，如果水質(zhì)達不到要求，會(huì )對閥門(mén)、主機及其附件構成危害，尤其對多數熱泵廠(chǎng)家采用的板式換熱器產(chǎn)生的危害更為嚴重，從而影響系統的運行，但通?？梢圆扇∫恍┨幚硎侄稳缭O置除污器，電子除垢儀，或在取水井內多設幾層過(guò)濾裝置以減小井水中所含沙塵顆粒直徑，從而滿(mǎn)足機組對水質(zhì)的要求。一般來(lái)說(shuō)，水源水質(zhì)不是影響水源熱泵機組應用的主要因素。

    水源熱泵后期維護

    總之，水源熱泵技術(shù)有著(zhù)多種優(yōu)點(diǎn)，也有相應的限制條件，對具體的供熱空調工程來(lái)說(shuō)，本著(zhù)環(huán)保節能的原則，水源熱泵應是空調系統的優(yōu)先方案，隨著(zhù)水源熱泵技術(shù)的不斷成熟，這一技術(shù)在供熱空調工程中將會(huì )得到更好的發(fā)展和應用。

    地大熱能由中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）組建，在地（水）源熱泵換熱不夠、冷熱不均、填充不實(shí)、漏水、土壤溫度過(guò)低、井深不夠、水質(zhì)不好、回灌量小、含沙量大造成塌陷等問(wèn)題有著(zhù)豐富的經(jīng)驗及客戶(hù)案例。