水源熱泵

一）水源熱泵的概念

水源熱泵是利用地球水所儲藏的太陽能資源作爲冷、熱(rè)源，進行(háng)轉換的空調技術。

水(shuǐ)源(yuán)熱泵可分爲地源(yuán)熱泵(bèng)和水環熱泵(bèng)。地源熱泵包括地下水熱泵、地表(biǎo)水（江、河、湖、海）熱泵、土壤源熱泵；利用自來(lái)水的水源熱泵(bèng)習慣上被稱(chēng)爲(wèi)水環熱泵。

水源熱泵(bèng)-（二）水源(yuán)熱泵的原理(lǐ)

地球表面淺層水源（一般在1000 米以内），如地下水、地表(biǎo)的(de)河流、湖泊和海洋，吸收了太陽進入地球的相當的輻射能量，并且水(shuǐ)源的溫度一般都十(shí)分穩定。水(shuǐ)源熱(rè)泵技術的工作原理就是：通過輸入少量高品(pǐn)位能源(yuán)（如電能），實現(xiàn)低溫位熱能(néng)向高溫位轉移。水體分别作爲冬季熱泵供暖的熱源和夏季空(kōng)調的冷源，即在夏季将建築物中的熱量“取”出來，釋放到水體中去，由于(yú)水源溫度低，所以可(kě)以專業地帶走熱量，以達到夏季給建築物室内制冷的目的；而冬季，則是通(tōng)過水源熱泵機組，從水源中“提取”熱(rè)能，送(sòng)到建築物中采暖。

水源熱泵-（三）水源熱泵的(de)優點

水(shuǐ)源熱泵與常規空調技(jì)術相比，有以下優點：

1、專業節能

水源熱(rè)泵是目前(qián)空調系統中能效比（COP值）較(jiào)高的制冷、制熱(rè)方式，理論(lùn)計算可達到7，實際運行爲4～6。

水源(yuán)熱泵機組可利用的水體溫(wēn)度冬(dōng)季爲12～22℃，水體溫度比環境空氣溫度高(gāo)，所以熱泵循環(huán)的蒸發溫度提高，能效比也提高。而夏季水體溫度爲18～35℃，水體溫度比環境空氣溫度低，所以制冷的冷凝溫度降低，使得冷卻效果好于風冷式(shì)和冷卻塔式，從而提高機組運行效率。水源熱泵消(xiāo)耗1kW.h的電量，用戶可以得到4.3～5.0kW.h的熱量或5.4～6.2kW.h的冷量。與空氣源熱泵相比，其運行效率要高出20～60％，運行(háng)費用僅爲普通中央空調的40～60％。

2、屬可(kě)再生能源利用技術

水源熱泵(bèng)是利用了地球水體所儲藏的(de)太陽能資源作爲冷熱源，進行能量轉換的供暖空(kōng)調系統。其中可以利用(yòng)的水體，包括地下水或(huò)河流、地表(biǎo)的部分的河流和湖泊以及海洋。地表土壤和水體不僅是一個巨大的太陽能集熱器(qì)，收集(jí)了47％的太陽輻射(shè)能(néng)量，比人類每(měi)年利(lì)用能量的500倍還多(duō)（地下的水體是通(tōng)過土(tǔ)壤間接的接受太陽輻(fú)射能量(liàng)），而且是一個巨大的動态能量(liàng)平衡系統，地表(biǎo)的土壤和水體自然地保(bǎo)持能量接受和發散的相(xiàng)對的均衡。這使得利用儲(chǔ)存于其中的近乎無限的太陽能或地(dì)能成爲可能。所以說，水源熱(rè)泵利用的是清潔的可再生能源(yuán)的一種技(jì)術。

3、節水省地

以地(dì)表水爲冷熱源，向其放出熱量或吸收熱量，不消耗水資源，不會對其造成污染；省去了(le)鍋爐房及附屬煤場(chǎng)、儲油房(fáng)、冷卻塔等設施，機(jī)房面積大大小于常規空調系統，節省建築空間，也有利于建築的美觀。

4、環保效益顯著

水源(yuán)熱泵機(jī)組供熱時省去(qù)了(le)燃煤、燃氣、然油等(děng)鍋爐房系統(tǒng)，無燃燒過程，避免了排煙、排污等污染；供冷時省去了冷卻水塔，避免了冷卻塔的(de)噪音、黴菌污染及(jí)水耗。所以，水(shuǐ)源熱泵機組運行無任(rèn)何污染(rǎn)，無燃燒、無(wú)排煙，不産生(shēng)廢渣、廢水、廢氣和煙塵，不會(huì)産(chǎn)生(shēng)城市熱島效應，對環境非常友好，是理想的綠色環保産品。

5、一機多用，應用範圍廣

水源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調，還可供生活熱水(shuǐ)，一機多用，一套系統可以替換(huàn)原來的鍋爐加空調的兩套裝置或系統(tǒng)。特别是對于同時有(yǒu)供熱和供冷要求的建築物，水源熱泵有(yǒu)着明顯的優點。不僅節省了大量能源，而且用一套(tào)設備可以同時滿足供熱和供(gòng)冷的要求，減少了設備的初投資。其總投資額僅爲傳統(tǒng)空調系統的60%，并(bìng)且安裝容易，安裝工作量比傳統空調系統少，安裝(zhuāng)工期短，更改安裝也容易。

水源熱泵可應用于賓館、商場、辦公樓、學校等建築，小型的水源熱泵更适合于别墅、住宅小區的采暖、供冷。

6、運行穩定專業，維護(hù)方便

水體的(de)溫度一年四(sì)季相對穩定，其波動的(de)範圍遠遠小于空氣的變動(dòng)，水(shuǐ)體溫度較恒(héng)定的特性，使得熱泵機組運行更專(zhuān)業、穩定，也保持了系統的(de)專業性和經濟性；采用全(quán)電腦(nǎo)控制，自動程度高。由于系統簡單、機組部(bù)件少(shǎo)，運行穩定，因此(cǐ)維護費用(yòng)低，使用壽命長。

7、符合國家政策，獲得政策性支持

國家十分重(zhòng)視可再生能源開發利用工(gōng)作，《中華人民共和國可再生能源法》已于2006年1月1日起實(shí)施；同(tóng)時，在《國家中長期科學和(hé)技術(shù)發展(zhǎn)規劃綱要》中，又把大(dà)力發展和規模(mó)化應(yīng)用新能源和可再(zài)生能源作爲(wèi)能源領域的優(yōu)先發展主題。從國家(jiā)立法和發展戰(zhàn)略的高度，對可再生(shēng)能源的發展應用予以強力(lì)推動。

根據國家建設部政策(cè)規定，凡采用水源熱泵空(kōng)調(diào)技術的建築物，通過向當地建委申報，可獲得政府的政策性支持，減免建築配(pèi)套費用140～200元/m2。

與鍋(guō)爐（電、燃料）和空氣源熱泵的供熱系統相比的優(yōu)勢體現在：

與鍋爐（電、燃(rán)料）和空氣源熱泵(bèng)的供熱系統相比，水源熱泵具明顯的(de)優勢。鍋(guō)爐供熱(rè)隻能将90%～98%的電能或(huò)70%～90%的燃料内能轉化(huà)爲熱量，供(gòng)用戶使用，因此(cǐ)地源(yuán)熱泵(bèng)要比電鍋爐加(jiā)熱節省三分之二以(yǐ)上的電能，比燃料鍋爐節省二分之(zhī)一以上的能量；由于水源熱泵的熱源溫度全年較爲穩(wěn)定，一般爲(wèi)10～25℃，其制冷、制(zhì)熱系數可(kě)達(dá)3.5～4.4，與傳(chuán)統的空氣源(yuán)熱泵相比，要高出40%左(zuǒ)右，其運行費用爲普通中央空調的50%～60%。因此(cǐ)，近十幾年來，水源熱泵空調系統在北美及中、北歐等國家(jiā)取得了較快的發展，尤其是近五年來，中國的水源熱泵市場也日趨活躍，使該項技(jì)術得到了(le)相當(dāng)廣泛的應用，成爲一種有效的供熱(rè)和供冷空調技術。

水源熱泵-（四）水源熱(rè)泵的應用

從水源熱泵的市場應用看,我國南方的深圳,廣州到過渡地區的上海,南京直(zhí)到(dào)北方采暖地區的北京,大連等城市的公共建築(辦公樓,商住樓(lóu),商場等),而且住宅(zhái)建築上得到了廣泛的應用.

北京(jīng)奧運村利用再生(shēng)水水源熱泵空調系統,不需要冷(lěng)卻塔(tǎ),鍋爐房,其能源消耗量是傳統電鍋爐的1/4,更重要的是,它(tā)不會排放任何污染(rǎn)物.

作爲建設部較(jiào)批(pī)(2006年)可(kě)再生能源建築應用(yòng)示範項目,全國較大規模的水源熱泵住宅區,海信地(dì)産開發的麥島金岸投資4億(yì)元人民币,采用了國際(jì)先(xiān)進的海水/污水源熱泵,節約了(le)能源(yuán),減少了污染.建成後采暖每年可減(jiǎn)少燃煤20206餘噸,每年減(jiǎn)少向大氣(qì)排放(fàng)二氧化碳54050餘噸.運用海水中央空調,比傳統空(kōng)調系統運行效率高出40%,節省運行費用40%左右.

有業内人士分析,水源熱泵技術(shù)目前除了被廣泛應用于各類民(mín)用建築,公用建築(zhù),軍事建築等所(suǒ)有需要供冷供暖供應洗浴熱水的中央空調系統,還涉及到(dào)工業領域中冷凍(dòng),冷藏(cáng),冷卻的工藝(yì)系統,成爲節能減排的重要技術之(zhī)

水源熱泵-（五）水源熱泵的應用(yòng)限制

水源熱(rè)泵的應(yīng)用限制

象任何(hé)事物一樣，水源熱泵也(yě)不是十全十美的(de)，更不是萬能的。其應用也會受到制約。

1、可利(lì)用的水源條件限制

水源熱(rè)泵理論上可以利用一切的水資源(yuán)，其實在實際工程(chéng)中，不同的水資源(yuán)利用(yòng)的成本(běn)差異是相當大的。所以在不同的地區是否有合适的(de)水(shuǐ)源成爲水源熱泵應用的一(yī)個關鍵。目前的水源熱泵利(lì)用方式中，閉(bì)式系(xì)統一(yī)般成本較高。而開式系統，能否尋找到合适的水源就成爲使用水源熱泵的限制(zhì)條件。對開式系統(tǒng)，水(shuǐ)源要求必須滿足一定的溫度、水量和清潔度。

2、水層的(de)地理結構的限制(zhì)

對于從地下抽水回灌的使(shǐ)用，必須考慮到使用地的地質的結構，保(bǎo)持(chí)可以在經濟條件下(xià)打井找到合适(shì)的水源，同時還應當考慮當地的地質和土壤的條件，保持用後尾水的回灌(guàn)可以實現。

3、投資的經濟性

由于受到不同(tóng)地區、不同(tóng)用戶及國家能源政策、燃料價格的影響，水源的基本條件的不(bú)同；一次性(xìng)投資及運行費用會随着用戶的不同而有(yǒu)所不(bú)同。雖然總體來說，水源熱泵的運行效率較高、費用較(jiào)低。但與傳統的空(kōng)調制冷(lěng)取暖方式相比，在不同地區不同需求的條件(jiàn)下，水源熱泵的投(tóu)資經濟性會有所不(bú)同。

水源熱泵(bèng)目前的市場狀況：

水源熱泵目前主要(yào)應用在北方冬季寒冷的地區，而在廣闊(kuò)的南方很少見到身影。主要原(yuán)因：南方主要以空氣源熱泵爲主，冬天對空調(diào)制熱的依賴不(bú)如北方(fāng)明(míng)顯，主要用來洗(xǐ)澡(zǎo)，所以空氣源熱泵基本(běn)能滿足需(xū)要，并且工程相(xiàng)對簡(jiǎn)單，造價成本要低。所以這類産品有較大的局限性所以必須要走産品的差(chà)異化道路，來做好産品的推廣！

水源(yuán)熱泵技術的研究及原理圖(tú)

水源熱泵技(jì)術(shù)是一種(zhǒng)利用地球表面或淺層水源（如地(dì)下水、河流和湖泊(bó)），或者是人工再生水源（工業廢水、地熱尾水等）的低溫(wēn)低位熱能資(zī)源，采用熱泵原理，通過少量的高位電能(néng)輸入(rù)，實現低位熱(rè)能向高位熱能轉(zhuǎn)移，既可供熱又可制冷的專業、環保、節能的空調系(xì)統。

地球表面淺層水源如(rú)深度在1000米以内的地下水、地表的河(hé)流和湖(hú)泊和海洋中，吸收了太陽進入地球的相當的輻射能(néng)量，并且水源的(de)溫度一般都十分穩定。水源熱泵機組工作原(yuán)理就是在夏季将建(jiàn)築物中的熱量轉移到水(shuǐ)源中(zhōng)，由于水源(yuán)溫度低，所以可以專業地帶走熱量，而冬季，則(zé)從水源中提取(qǔ)能量，由熱泵原(yuán)理通過空氣或水作爲載冷劑提升(shēng)溫度後送到建築物(wù)中。通常水源熱泵消耗1kW的能量，用戶可以得到4kW以上(shàng)的熱量(liàng)或冷量。