水源热泵系统节能设计探析

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1、水源热泵系统节能设计探析摘要：水源热泵技术是一项新型的节能技术，是一项人与社会、人与自然和谐共处的技术。水源热泵利用水源（如：地下水、原生污水、中水等）的低品位能量，在夏季制冷时，水源作为冷却水吸收冷凝器中的热量；而冬季取暖时，水源则在蒸发器中放出能量。水源热泵系统以水能为主，电能为辅，能耗较低，具有可持续发展的潜能。在应用水源热泵技术的同时，考虑多项节能技术的综合应用，空调系统的节能效果将更加明显。关键词：水源热泵系统；节能；热源；变频节能技术。中图分类号：TU201.5文献标识码：A一、水源热泵空调系统概述1、水源热泵系统原

2、理（1）水源热泵系统基木原理水源热泵系统是指从低温水源吸收太阳能和地热能形式的低位热量，并将热量传递到高温热源系统，其实质就是利用余热进行供热。在夏季，通过将空调房间的热量取出放热给低温水源，进行制冷；冬季则吸收高温水源的热量放热给用户进行供热。其工作原理如图1-1所示水源热泵系统基木原理示意图。图1-1水源热泵系统基本原理示意图水源热泵工作过程中需要少量高位电能输入。由于水源热泵能够合理地应用一定的高位能源，并把储藏丰富但不利于使用的低位热能转变为高位能源加以利用，从而达到节约高位能源的目的。（2）污水源热泵系统基本原理污水源

3、热泵技术也是基于水源热泵技术的原理，只是其所釆用的低位热源为污水（包括•原生污水、可再生水等），需在热泵主机前端加装专用换热装置，由该装置内的循环中介水（清洁水）汲取污水中的热能，供给热泵主机。由于污水的水质条件较无，存在悬浮物和杂质迅速累积的过程,因此提取热量时需要解决防堵、防垢及低能耗运行等一•系列问题。如图1-2原生污水源热泵系统原理图所示。图1-2原生污水源热泵系统原理图2、水源热泵系统的特点（1）机组高效节能热泵机组在制热名义工况（热水进出口水温45/50°C）下：，能效比最高可达1：4.7；在制冷名义工况（冷水进出口

4、水温7/12°C）下：能效比最高可达1：70（2）运行安全可靠水源热泵系统水源端供、回水的温度和水量相对稳泄，其波动的范围远远小于空气的变动。夏季水体作为冷源，冬季水体作为热源，水体温度较恒定的特性，使得热源机组运行更可靠、稳定，也就保证了系统的高效性和经济性。（3）灵活应用水源热泵系统是可以基本保证按全年用户的采暖空调需求运行，特别是春秋过渡季节均能运行。（4）零污染：供热时省去了锅炉房，没有燃烧过程，避免了排烟污染；制冷时省去了冷却塔，避免冷却塔噪音及污染，既不消耗也不污染水资源。（5）节约投资水源热泵系统一套系统既可为用户

5、供冷，又可为用户供热；不需要设冷冻机房及冷冻水系统，不需要设置锅炉房，安装和投资费用大大降低。二、水源热泵空调系统节能技术分析完整的水源热泵空调系统山水源系统、热泵机组、输配系统、末端用户系统组成（结构组成如下图2-1水源热泵空调系统组成），其能耗相应也由各部分能耗共同构成。图2-1水源热泵空调系统组成就水源热泵机组本身而言，其节能环保的优势非常突出，但水源热泵空调系统增加了水源系统的初投资以及取水输水的能耗。一般而言，水源系统包括水源、取水构筑物、输水管网、水处理设备等，在与常规空调系统形式比较时，往往也因为这部分投资和运行费

6、的增加抵消了水源热泵空调系统的一部分优势，使得应用受到了限制。因此，在空调系统设计中，除了与水专业人员深入配合，设计高效经济的水源系统外，空调系统本身应结合具体情况综合应用节能技术，提高系统的整体能效。1、输配系统变频节能技术输配系统主要由水泵及其管路、阀件等组成，其任务是将蓄载冷热量的水或空气等媒质，输送和分配至空调末端。随着变频技术的成熟，空调系统屮的输配设备，如水泵，越来越多地采用这种技术进行节能。研究分析表明，变频技术应用在空调水系统中，能有效解决部分负荷下的大流量小温差问题，大大减少运行能耗。对于系统较大、阻力较高，・

7、且水系统分区各环路负荷特性相差较大时,可采用二次泵方式，二次水泵的流量与扬程可以根据不同水力特性的环路分别配置，极大地避免了无谓的浪费。而且二次泵的设置不影响制冷主机规定流量的耍求，可方便的采用变流量控制和各环路的自由起停控制，负荷侧的流量调解范围也可以更大。尤其当二次泵釆用变频控制时，其节能效果更好。2、负荷优化配置与调控技术建筑的负荷计算是一切采暖空调工程设计的基本依据。建筑冷（热）负荷全年、一天当中均存在着变化，分析建筑的动态负荷，存在着一定的规律。合理的系统形式和冷热源方案的设计，均需要准确的建筑负荷及其变化规律的基础数

8、据。U有较多学者研究探讨了负荷模拟软件在节能设计中的应用。利用辅助设计的建筑能耗分析软件,可以模拟建筑物全年8760h逐时的室温、系统的冷、热负荷等。依据其结果，如逐月与全年的最高冷、热负荷数据，可以确定或校核空调冷、热源设备的设计容量。分析建筑不同区域冬、夏季