水源熱泵

水源熱泵技術在供熱空調工程中的應用

    當今社會環(huán)境污染和能源危機已成為全人類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(jié)能為主要特征的綠色建筑及相應的供熱空調系統(tǒng)應運而生,而熱泵技術正是滿足這些要求的新興供熱空調技術。據資料記載,熱泵的歷史可以追溯到1912 年瑞士的一個專利,而在歐美等一些發(fā)達國家地區(qū),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)近幾年已開始起步,而且發(fā)展勢頭看好,國內的幾所知名高校與有關企業(yè)在充分學習借鑒國外先進技術和運行經驗的基礎上,已聯(lián)合開發(fā)出了中國品牌的熱泵系統(tǒng),并已建成了數(shù)個示范工程,越來越多的中國用戶開始熟悉熱泵,并對其產生了濃厚的興趣??梢灶A計,通過中國科學界與企業(yè)界的攜手共進,我們完全有能力依靠自己的力量在短期內開拓出具有中國特色的熱泵產業(yè)。



    地下水水源熱泵技術的特點

    (1) 高效節(jié)能,運行費用低

    我們在評價熱泵機組制冷機組的性能時常用到“功效比”一詞,用COP 表示,它的定義是系統(tǒng)輸出的功率與所消耗的功率之比。風冷熱泵其COP值一般在2.0~3.0之間,而水源熱泵,國內產品在供熱時COP 值可達3.5~4.0 ,供冷時活塞式機組為5.0~5.2,螺桿式機組可達6.0,從這一點上看,水源熱泵可以被稱作高效節(jié)能供冷供熱設備。水源熱泵在制熱時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僅為廉價的地下水,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看,冬季供暖的運行費用為15元P–左右,而熱網供暖為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顯著特點。

    (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供暖,夏季可向建筑供冷,真正做到了一機兩用,提高了設備的利用率。從初投資來看,現(xiàn)在國內主要熱泵生產廠家的熱泵機組價格大致在019~110 元PW 之間,而同樣具備一機兩用的溴化鋰直燃機的價格在114~115元PW,而且水源熱泵機組無需設置冷卻塔及煙氣排放系統(tǒng),省去了高成本的自來水,避免了向大氣排放煙塵及有害氣體,因此水源熱泵可稱其為低成本的綠色空調產品。



    (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,沒有儲煤、儲油罐等衛(wèi)生及安全隱患,機組采用智能化微電腦控制系統(tǒng),并有備用手動操作系統(tǒng),無需專業(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(qū)至熱帶地區(qū)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(qū)域供熱的熱源使用,也可以為辦公樓、賓館、別墅、居民小區(qū)等提供中央空調系統(tǒng)。

    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,政府對開采與使用有各種限制政策和法規(guī),要獲取地下水,須通過政府有關主管部門的批準方可,并應有可靠的技術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(tǒng)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,在確定方案之前,應根據水文地質資料合理確定水量,必要時可先打井做抽水實驗,看看在規(guī)定的連續(xù)抽水時間內地下水的水位降是否符合要求,并根據確定的水量來選定取水井回灌井的數(shù)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。一般來講,水源熱泵對水源溫度要求的范圍是:制冷工況下,進蒸發(fā)器水溫為10~22 ℃;制熱工況下,進冷凝器的水溫為18~40 ℃。建議國內的熱泵生產廠家,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。另外取水井回灌井之間應有一定的距離,以保證地下水經過水源熱泵機組產生的溫度變化經回灌后,在含水層中流動至取水井時溫度得以恢復,避免地下水產生冷量或熱量的積累,目前實際應用運行良好的工程中,取水井回灌井之間的間距均在40m以上。



    (4) 良好的水質

    水源熱泵機組對水源的水質有一定的要求,如果水質達不到要求,會對閥門、主機及其附件構成危害,尤其對多數(shù)熱泵廠家采用的板式換熱器產生的危害更為嚴重,從而影響系統(tǒng)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濾裝置以減小井水中所含沙塵顆粒直徑,從而滿足機組對水質的要求。一般來說,水源水質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,水源熱泵技術有著多種優(yōu)點,也有相應的限制條件,對具體的供熱空調工程來說,本著環(huán)保節(jié)能的原則,水源熱泵應是空調系統(tǒng)的優(yōu)先方案,隨著水源熱泵技術的不斷成熟,這一技術在供熱空調工程中將會得到更好的發(fā)展和應用。


    地大熱能中國地質大學(武漢)組建,在地(水)源熱泵換熱不夠、冷熱不均、填充不實、漏水、土壤溫度過低、井深不夠、水質不好、回灌量小、含沙量大造成塌陷等問題有著豐富的經驗及客戶案例。