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2014-5-17 8:44:33      点击:

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水源热泵概述

   水源热泵机组无需值守节能环保,全自动控制,运行安全节能环保,节省人员成本,真正高效、节能、节能环保。

    水源是应用水源热泵的前提。文中阐述了影响水源热泵运行工效的水源系统的水量、水温、水质和供水稳定性等因素。介绍了各类水源、取水构筑物、水处理技术,指出了水源方案设计和施工中应注意的一些问题。

   水源热泵目前主要应用在北方冬季寒冷的地区,而在广阔的南方很少见到身影。主要原因:南方主要以空气源热泵为主,所以空气源热泵基本能满足需要,并且工程相对简单,造价成本要低。

   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,通过水源热泵,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,水源的温度一般都十分稳定。水源热泵机从水源中提取能量。通常水源热泵消耗1kW的能量,得到4kW以上的热量或冷量。

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    “热泵”这一术语是借鉴“水泵”一词得来。在自然环境中,水往低处流动,热向低温位传递。水泵将水从低处泵送到高处利用。而热泵可将低温位热能“泵送”(交换传递)到高温位提供利用。在我国《暖通空调术语标准(GB50155-92)》中,对“热泵”的解释是“能实现蒸发器和冷凝器功能转换的制冷机”;在《新国际制冷词典(NewInternationalDictionaryofRefrigeration)》中,对“热泵”的解释是“以冷凝器放出的热量来供热的制冷系统”。

    可见,热泵在本质上是与制冷机相同的,只是运行工况不同。其工作原理是,由电能驱动压缩机,使工质(如R22)循环运动反复发生物理相变过程,分别在蒸发器中气化吸热、在冷凝器中液化放热,使热量不断得到交换传递,并通过阀门切换使机组实现制热(或制冷)功能。

    在此过程中,热泵的压缩机需要一定量的高位电能驱动,其蒸发器吸收的是低位热能,但热泵输出的热量是可利用的高位热能,在数量上是其所消耗的高位热能和所吸收低位热能的总和。热泵输出功率与输入功率之比称为热泵性能系数,即COP值(CoefficientofPerformance)。热泵有多种,以水作为热源和供热介质的热泵称为水源热泵。水源热泵性能系数(即COP值)高于空气源热泵,系统运行性能稳定。

    水源热泵工程是一项系统工程,一般由水源系统、水源热泵机房系统和末端散热系统三部分组成。其中,水源系统包括水源、取水构筑物、输水管网和水处理设备等。

    水源热泵技术是利用地球表面浅层水源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(地下水、河流、湖泊、海洋等)中吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量,并且水源的温度一般都十分稳定。水源热泵中央空调系统是由末端系统,水源热泵中央空调主机系统和水源热泵水系统三部分组成。冬季为用户供热时,水源热泵中央空调系统从水源中提取低品位热能,通过电能驱动的水源热泵中央空调主机(热泵)“泵”送到高温热源,以空气或水作为载冷剂提升温度后送到建筑物中满足用户供热需求。夏季为用户供冷时,水源热泵中央空调系统将用户室内的余热通过水源中央空调主机(制冷)转移到水源水中,由于水源温度低,所以可以高效地带走热量,以满足用户制冷需求。通常水源热泵消耗1kW的能量,用户可以得到4kW以上的热量或冷量。


热泵技术的特点
    与传统的锅炉(电、燃料)供热系统相比,水源热泵具有明显的优势。锅炉供热只能将90%~95%的电能或55~80%的燃料内能转化为热量,因此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。
概括来讲,主要有以下特点:
1)属可再生能源利用技术。
    热泵机组是利用了地球水体所储藏的能源作为冷热源,进行能量转换的供暖、空调系统,其中可以利用的水体包括地下水、地表水、工艺循环冷却水、矿井排水等。地表土壤和水体不仅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(地下的水体是通过土壤间接的接受太阳辐射能量),而且是一个巨大的动态能量平衡系统,地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散的相对均衡。这使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地能成为可能。所以说,水源热泵利用的是清洁的可再生能源的一种技术。
由于水源热泵的热源温度全年较为稳定,一般为8~30℃,其制冷、制热系数可达3.8~4.4。因此,近十几年来,尤其是近五年来,水源热泵空调系统在北美如美国、加拿大及中、北欧如瑞士、瑞典等国家取得了较快的发展,中国的水源热泵市场也日趋活跃,可以预计,该项技术将会成为本世纪最有效的供热和供冷空调技术。
2)高效节能。
    水源热泵机组可利用的水体温度冬季为8~30℃,水体温度比环境空气温度高,所以热泵循环的蒸发温度提高,能效比也提高。据美国环保署EPA估计,设计安装良好的水源热泵,平均来说可以节约用户30~40%的运行费用。热泵系统之所以节能,很重要的一点就是它所提供的热量中大部分是从低温侧无偿获得,如果热泵的制热系数为4,相当于有3份能量从低温侧无偿获得,而只消耗了1份电能。对于 水源热泵机组 来讲,换热过程是和地下水、地表水、循环水等水体来完成的,一般在10~22℃左右,基本不受外界环境的影响。
3)运行稳定可靠。
    水体的温度一年四季相对稳定,是很好的热泵热源,水体温度较恒定的特性,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。
与燃气和燃油锅炉系统相比,省去了储油设备和燃气管道的敷设,若是燃煤锅炉系统则可以省去锅炉房及与之配套的煤场和渣场,大大减少了机房的占地面积,节约了土地资源,产生附加经济效益,提高了建筑物的使用率。
4)环境效益显著。
    水源热泵使用电能,电能本身为一种清洁的能源。设计良好的水源热泵机组的电力消耗,与电供暖相比,相当于减少70%以上。水源热泵技术采用的制冷剂,可以是R22或R134A、R407C和R410A等替代共质,水源热泵机组的运行没有任何污染,也没有废弃物,不需要堆放燃料废物的场地,且不用远距离输送热量。
热泵系统在冬季供热时省去了锅炉房系统,没有燃烧过程,无燃烧设备,避免了有害烟尘和有害物质的排放,从而不存在爆炸、燃烧的隐患。热泵机组运行安全、可靠、稳定,几乎不受天气及环境温度变化的影响,符合环保理念。
5)一机多用,应用范围广。
    水源热泵系统可供暖、空调,还可供生活热水,一机多用,一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。特别是对于同时有供热和供冷的需求,水源热泵有着明显的优点。不仅节省了大量能源,而且用一套设备可以同时满足供热和供冷的要求,减少了设备的初投资。
6)自动运行。
     水源热泵机组由于工况稳定,所以可以设计简单的系统,部件较少,机组运行简单可靠,维护费用低;自动控制程度高,使用寿命长可达到20年以上。

水源热泵主要优势
1.环保:在规划建设的居住区域范围内,不用建设采暖供热锅炉房,利用循环水作热源,清洁、环保且可再生。
2.节水:供热用水比传统设计节省40%。
3.节资:初期投资较燃煤锅炉高、较其他方式低,运行费用只有传统的1/2-2/3。运行成本较低,经济效益显著。
4.安全可靠:低温管道系统,无高温、高压管道和压力容器,安全可靠。
5.设备先进,运行稳定:分专业进行系统设计,先进的控制技术与网络功能。
6.适用范围广:可充分利用各种工业余热:循环水、废水等。
7.不用消耗煤炭、石油、天然气等宝贵的一次性不可再生的能源。
8.常年供应生活热水可提高商品房的品位。
9.可减少热电厂、工厂循环冷却水的蒸发量,同时降低了大气的温度,起到了双向节能、环保的作用。

水源热泵机组适用范围

1、适用于学校和企事业单位、工厂、宾馆、别墅、发廊、沐浴、足疗等场所作生活用热水。

2、适用于室内泳池的池水加温及池区、温室大棚、医院等采暖作热水热源。

3、适用于办公楼、体育场馆,可替代锅炉和空调供暖、制冷,产出以1吨到几百吨热水。

4、适用于工厂及农场的生产、养殖过程中作热水热源。

5、  提供热水同时还可以免费获取冷气,可实现全年供热供冷气。

6、大型热水工程、中央空调、冬天采暧。

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