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1、水源热泵设计应用问题武汉科技学院程向东戴慈福孔旻摘要：水源热泵是许多生产厂家大力宣传的一项技术。本文从系统的角度，分析了水源热泵系统的利弊,认为如果合理地处理地下水的使用问题，应用于空调系统或生活热水系统是可行的，但要达到二者同时使用，必须十分慎重，应全面分析系统各阶段的运行要求后再定。关键词深井回灌水源热泵生活热水供应1引言水源热泵技术是利用地球表面浅层水，如地下水、地表水、海水江水及湖泊水中蕴含的低位能源作为热泵的低温侧热源，实现低位热能向高位热能转移的一种技术。它利用水源热泵机组代替传统的制冷机组和锅炉或风冷热泵机组
2、，以自然界的水体作为热泵机组冷却水系统的冷却源，以达到调节室内温度的目的．通常水源热泵COP值在5左右。水源热泵机组运行时对大气没有废热污染，不需要使用带来飘雾的冷却塔，供热时可代替低温热水锅炉，没有燃烧过程，避免了排烟污染，因此可以建造在居民区内。水源热泵系统可以只作为空调系统的冷热源，也可以作为空调系统和生活热水的制冷与供热设备。现有的锅炉加空调的两套装置系统可以由一套水源热泵系统替换，特别是对于同时有供热和供冷要求的建筑物，水源热泵的优越性更加显著。宾馆、商场、办公楼、学校等建筑均可以采用水源热泵，小型的水源[1]热
3、泵更适合于别墅住宅的采暖、空调。但水源热泵应用中有些技术问题应该引起重视的。2水源热泵系统设计2.1水源热泵空调水循环系统设计一般的空调水系统，可采用单次泵系统或复式泵系统（一次泵系统与二次泵系统）。系统流量控制可采用定流量控制或变流量控制。复式泵系统中的一次泵、二次泵皆可以采用定流量或变流量控制。为了节约运行费用，二次泵运行应该采用变流量控制技术。深井泵也应采用变流量控制，且最好采用变频控制的方式。北京某公寓闭式地下水水源热泵空调系统运[2]行测试表明，在冬季供暖期二次循环泵耗电量为水泵耗电总量的80%，夏季供冷也有同样
4、趋势。冬季一次泵与深井泵耗电量非常接近，但夏季一次泵的能耗大于深井泵。如果二次泵24h不间断定流量运行，无论环路中有多少台热泵运行，二次泵总处于满负荷工况，影响整个系统的节能。2.2水源热泵用深井水系统设计地下水是宝贵的资源，地下蓄水层的构造、水质等是影响水源热泵深井水侧系统配置的第一个因素。地下水温是影响水源热泵效率的主要因素。地下水温度既是地下水水源热泵的冷凝温度又是蒸发温度。夏季,地下水作为冷却水,水温越低越好;冬季,地下水作为热泵热源,温度越高越好,但蒸发温度不能过高,否则会使压缩机排气温度过高,压缩机内润滑油可能
5、会炭化。综合考虑,地下水温度20℃左右时,水源热泵机组的制冷和制热将处于最佳工况点。当采用板式换热器时，板式换热器冷却水、循环水进出口水温的确定，要根据当地的气象条件（主要是指夏季空调湿球计算温度）及一次投资和运行费用的比较决定。一般情况ο下，冷却水的供水温度t要比当地的夏季空调室外计算湿球温度高4~6C，冷却水的温差cl0οο为4~6C，循环水的出水温度t比冷却水的供水温度t高2C左右，循环水温差取5C左klcl[7-2]右。地下水水质是直接影响地下水源热泵机组的使用寿命和制冷(热)效率的第二个因素，也是影响水质处理环节
6、复杂程度的决定因素。要注意水质中的腐蚀性、结垢、混浊度与含砂[3]量。水中杂质在地下属于缺氧状态，与大气接触后会发生改变，必须引起高度注意。2+2+地下水中的Ｆｅ以胶体形式存在,Ｆｅ易在换热面上凝聚沉积,促使碳酸钙析出结晶,加剧2+3+水垢形成。而且,Ｆｅ遇到氧气发生氧化反应,生成Ｆｅ,在碱性条件下转化为絮状物的氢氧化铁沉积而阻塞管道,影响机组的正常运行。[3][8]当地下水质不满足要求时，必须进行水质处理。一般深井水在使用前，应进行基本的除砂，去除水中的泥沙等。经过水过滤器和除砂设备后再进入机组。目前多用漩流除砂器,也可
7、用预沉淀池,前者初投资较高,后者较低。空调系统多只采用中间水池作基本的沉淀处理，兼作曝气除铁。地下水也可用电子水处理的方法对其进行处理,通过对水体的上的离子施以电磁影响,达到阻垢的作用。灌抽比是决定回灌井与抽水井数量的重要参数。国内的地下水回灌基本上采用人工回灌,主要有压力回灌和真空回灌两种。真空回灌仅适用于低水位和渗透性好的含水层,现在国内[4]大多数系统都采用这种方式的地下水回灌。地下水灌抽比虽然从理论上讲,可以达到100%,但是,目前大多数国家的地下水回灌技术尚不成熟,特别在含水层砂粒较细的情况下,回灌井极易被堵,回
8、灌的速度大大低于抽水的速度。对于砂粒较粗的含水层,由于孔隙较大,相对而言,回灌比较容易。表1列出了国内针对不同地下含水层情况典型的灌抽比、井的布置和单井出水量情况。表1不同地质条件下的地下水系统设计参数含水层情况灌抽比%井的布置井的流量/(ｔ/h)砾石>80一抽一灌200中粗砂50～70一抽二灌100细
