水源热泵中央空调系统的技术应用

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1、水源热泵中央空调系统的技术应用一、概述在中国发达城市，夏季空调、冬季采暖与供热所消耗的能量已占建筑物总能耗的40-50%。特别是冬季采暖中的燃煤锅炉、燃油锅炉的大量使用，给大气环境造成了极大的污染。因此，建筑物污染控制和节能已是国民经济发展面临的一个重大问题。传统的采暖空调模式因其产生的环境污染正面临着严峻的挑战。传统的供暖空调方式是两套系统分别解决冬季供暖（如采用锅炉或集中热网）和夏季供冷（如分体空调机或中央制冷机），系统投资大，占地多。根据国家可持续发展的战略规划，需要调整广大北方地区冬季供热以燃煤为主的能源消费结构形式，开发利用可再生清洁能源。此时具有经济、节能、环保等多方面优势的水源

2、热泵中央空调系统应运而生，弥补了中国传统的供暖空调方式存在的问题，逐渐取代了传统的采暖空调模式。在中国传统的空调系统概念中，受国家的经济发展状况和政策的影响，相当长的时期中，北方主要以燃煤锅炉解决冬季取暖问题，南方以水冷机组解决夏季制冷问题。二十世纪八十年代以后，制冷机组的方式开始多样化，出现了溴化锂机组、风冷机组等，机组容量也从原有的大中型机组过渡为大中小型机组，在二十世纪九十年代以后，对于取暖方式也开始有新的尝试和探讨，特别是随着可持续发展和公众环保意识的提高，世界和中国的能源利用结构都正在转变，由原有的煤、石油取暖过渡到了以天然气及电等清洁能源的取暖方式。虽然将以煤为主改为以天然气和电

3、力等替代能源，但是，替代能源尽管-9-可以部分解决大气污染的问题，可是天然气和石油等都属于不可再生的能源，从可持续发展的角度看，必须提高能源利用效率或者寻找可以再生的能源，而水源热泵机组就是比较理想的一种设备。水源热泵中央空调起源于1910年的欧洲，经过几十年的改进应用，其技术已经基本成熟，水源热泵真正意义的商业应用也只有短短十几年的历史，但发展相当迅速。如美国，截止1985年全国共有1.4万台地源热泵，而1997年就安装了4.5万台，到目前为止已安装了40万台，每年以10％的速度稳步增长。1998年美国商业建筑中地源热泵系统已占空调总保有量的19％，其中新建筑中占30％。美国计划到2001

4、年达到每年安装40万台地源热泵的目标，其中，水源热泵占15%，届时将降低温室气体排放100万吨，相当于减少50万辆汽车的污染物排放或种植树木100万英亩，年节约能源费用达4.2亿美元，此后，每年节约能源费用再增加1.7亿美元。　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90%～98%的电能或70～90%的燃料内能转化为热量，供用户使用，因此地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全年较为稳定，一般为10～25℃，其制冷、制热系数可达3.5～4.4，与传统的空气源热泵相比，要高出40%左右，其

5、运行费用为普通中央空调的50～60％。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21世纪最有效的供热和供冷空调技术。-9-该技术于20世纪80年代进入中国，自从国家建设节约型社会的要求提出后发展迅速，近年由于能源紧缺和价格上涨得到更多用户的青睐，建设部等五部委更将其作为节能项目在国内推广使用。二、水源热泵的工作原理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

6、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，并且水源的温度一般都十分稳定。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，由热泵原理通过空气或水作为载冷剂提升温度后送到建筑物中。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。在制冷模式时，高压高温的制冷剂气体从压缩机出来后进入水/制冷剂的冷凝器，向水中排放热量而冷却成高压液体，并使水温升高。到热膨胀阀进行节流膨胀成低压液体后进入蒸发器蒸发成低压蒸汽，同

7、时吸收空气的（水）热量。低压制冷剂蒸汽又进入压缩机压缩成高压气体，如此循环不已。此时，制冷环境需要的冷冻水在蒸发器中获得。-9-在供热模式时，高压高温制冷剂气体从压缩机压出后进入冷凝器同时排放热量而冷却成高压液体，到热膨胀阀进行节流膨胀成低压液体进入蒸发器器蒸发成低压蒸汽，蒸发过程中吸收水中的热量将水冷却。低压制冷剂蒸汽又进入压缩机压缩成高压气体，如此循环不已。此时，供热环境需要的热水在冷凝器中获得。热泵系统