水源热泵系统技术的应用.pdf

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1、水源热泵系统技术的应用陈展伟(河南隆基建设有限公司，河南郑州450000)摘要：随着全球性的能源危机和技术的进步，人们节能环保意识在不断增强，探索节能环保型的供热装置已成为人类的当务之急。本文介绍了水源热泵系统技术的应用。关键词：水源热泵；卡诺；冷凝；螺杆式压缩机中图分类号：TU833+．3文献标识码：B文章编号：1672—401l(2010)04—0260一020前言在我国，建筑物的采暖供热，除一部分为热电厂集中供热外，几乎全为分散的燃煤锅炉房供热。这些供热装置靠直接燃烧固体燃料煤获得热量，不仅热效率低、浪费能源，而且燃烧产生的二氧化硫气体和烟尘造成了严重的空气污染。据不完

2、全统计，全国一个采暖期仅住宅集中采暖耗煤就达13亿多t，而燃烧所产生的烟气多达14．2万亿m3。多年来，人们一直在探索通过改善燃烧条件，强化烟气处理的途径达到提高热效率和减少污染的目的，但收效甚微。随着全球性的能源危机和技术的进步，人们节能环保意识在不断增强，探索节能环保型的供热装置已成为人类的当务之急。毫无疑问，在能源短缺及能源价格上涨的影响下，人们越来越关心如何通过一定的技术，将贮存在土壤、地下水或空气中的太阳能之类的环境热量以及废气、废水中所含的热量用于建筑物的采暖和热水供应。1水源热泵的原理通过消耗少量(25％一30％)高品位能量，将土壤里、地下水中或空气中的大量不可

3、直接利用的低品位热能变成可直接利用的高品位热能的装置叫做热泵。即热泵从环境中提取热量用于供热。热泵机组是利用“卡诺”循环原理，将空气中的低品位热能转为高品位热能(我们普通家庭用的冷暖空调机就是热泵的一种)。但在寒冷的冬季，当气温低于零下7℃时，机组效率极低，无法经济运行，而低温水源热泵却不受气温的限制，即使在零下20多度的严冬照样能高效运行。这是因为它能将普通热泵机组所吸收的空气热量改为吸收地下水的热量。只要在地下钻大于20m深度的水井，随时都可以提取8℃一17℃的水(随地域不同，水温不等)，这些水连续不断地按规定流量送到水源热泵机组内的蒸发器中，迫使工质(R22制冷剂)蒸发

4、，吸收这些8℃一17℃地下水中的热量，使其温度降至4oC一7oC，再回灌到地下(取水井和回水井之间应有40m以上的间距)，水在渗流过程中吸收地下土壤热量，温度又升至8℃一17℃，然后再被抽上使用，如此不断循环。机组吸收的热量再通过工质在冷凝器中冷凝而被释放出来，用以加热采暖系统水，最高供水温度可达60℃，正常供回水温度为55。C／45℃，相当于热电厂的低真空热水循环采暖系统的供热参数，而用于冬季空调供暖和地板采暖则是最佳温度。夏季制冷时，机组作逆向循环，利用地下水作为机组冷却水，而常规制冷机则是利用冷却塔循环冷却，其水温一般都在25oc-35℃，而夏季的地下水却只有9℃一18

5、℃，比循环冷却水低10℃一20℃，大大提高了机组的工作效率，从而达到节能的效果。2热泵的种类及用途热泵种类按驱动原理可分为三大类：有电动热泵、燃气轮机热泵和吸收式热泵。其中以电动热泵应用最为广泛。热泵按使用方式分为：空气一空气型热泵、空气一水型热泵、空气一盐水一水型热泵、土壤一水型热泵、水一水型热泵、水一空气型热泵等多种形式。空气型热泵即风冷热泵，它是以吸收室外空气中的低温热量进行供热的，当室外温度为5℃以上时，才能达到热泵所应有的效率，低于这个温度时效率将大大下降，而且蒸发器极易结冰，需消耗电能解冻。当室外温度低于一7℃时，热泵启动较难，且功效比接近1：1，十分不经济。因此

6、，这一类热泵仅适用冬季室外气温较高的地区使用。土壤一水型热泵即地源热泵。它是通过深埋于土壤中的盘管吸收土壤中的低温热量进行供热的。此种适用于地下水贫乏地区应用，但造价昂贵。水一水型热泵、水一空气型热泵即水源热泵。它是以吸收江河湖泊(冬季不结冰的)水和地下水中的低温热量进行供热的。因此不受室外温度限制，可广泛应用于北方地区。3水源热泵的性能特点(1)高效、节能。供热系数可高达4．3，正常为3．5—4．0(随室外气温变化和采用的不同冷凝温度而变化)。即输入lkW电能可产生4kW的热量。(2)运行费用低。在大功率水源热泵机组中，其地下水和电即相当于锅炉燃烧的煤或油，而且地下水占热量

7、70％一75％，其供暖运行费用仅为燃煤供热锅炉四分之三，燃油锅炉十分之三，电热锅炉的四分之一。每m2建筑面积供暖运行费用只有11．37元，若按18元／m2收费标准计算，一万平方米的建筑一个采费期可节省采暖费6．63万元。(3)无任何污染。由于该机组在制热过程中无任何燃烧化学反应，不排放任何废弃物，1万m2的建筑物一个采暖期即可节煤350t，折合人民币8．8万元。占地面积小。仅为锅炉用地的1／10～1／15。对3．5万m2以上的小区，可省出一栋楼的位置，可建2000m2—5000m2住宅，其剩余价值足够采