本地水源热泵如何选购

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简介

卫辉专营水源热泵，水环热泵空调系统的设计包括空调负荷计算、机组选择冷却塔选择、辅助热源、蓄热水箱设计、循环泵选择和自动控制设计等。水环热泵系统采取独立的区域控制和系统的*控制相结合的控制系统，包括热泵机组控制、循环水系统控制、*控制。水环热泵空调系统安装的关键是要控制噪声的传播，主要注意机组安装、风管、风口安装、水管路安装等各方面。

热泵与建筑空调

热泵空调系统的原理及主要特点

1. 热泵原理 热泵（制冷机）是通过作功使热量从温度低的介质流向温度高的介质的装置。热泵与制冷机的工作原理和过程是*相同的，从热力学的观点看都是热机工作过程的反循环。热泵与制冷机在名称上的差别只是反映了在应用的目的上的不同：如果以得到高温的热量为主要目的，则一般称为热泵，反之则称为制冷机。

2. 主要特点 建筑的空调系统一般应满足冬季的供热和夏季制冷两种相反的要求。传统的空调系统通常需分别设置冷源（制冷机）和热源（锅炉）。燃煤锅炉是zui主要的大气污染源，中小型燃煤锅炉在城市中已被逐步淘汰；燃油和天然气的锅炉虽然减轻了对大气的污染，但排放的温室效应气体（CO2）仍造成环境问题，而且运行费用很高。建筑空调系统由于必须有冷源（制冷机），如果让它在冬季以热泵的模式运行，则可以省去锅炉和锅炉房，不但节省了很大的初投资，而且全年仅采用电力这种清洁能源，*解决了大气污染的问题。此外，采用热泵空调系统还可以兼顾生活热水供应，特别在制冷（空调）工况下可利用制冷的废热加热热水，不需额外消耗能量。采用热泵为建筑物供热可以大大降低一次能源的消耗。通常我们通过直接燃烧矿物燃料（煤、石油、天然气）产生热量，并通过若干个传热环节zui终为建筑供热。在锅炉和供热管线没有热损失的理想情况下，一次能源利用率（即为建筑物供热的热量与燃料发热量之比）不可能超过*。如果先利用燃烧燃料产生的高温热能发电，然后利用电能驱动热泵从周围环境中吸收低品位的热能，适当提高温度再向建筑供热，就可以充分利用燃料中的高品位能量，大大降低用于供热的一次能源消耗。供热用热泵的性能系数，即供热量与消耗的电能之比，现在可达到3~4；火力发电站的效率可达35~58%（高值为燃气联合循环电站）。采用燃料发电再用热泵供热的方式，在现有*技术条件下一次能源利用率也可以达到200%以上。用电热设备（例如电暖气、电锅炉，电辐射采暖）也可以把电能转变为热能，为什么还要用热泵呢？由于用电阻加热设备把电能转化为热能的性能系数 (COP) 为1，而在火力发电厂中由燃料的化学能转化为电能总的效率约为32-50%；因此这种电阻加热方式总的一次能源利用率很低，是不经济的。

（二）空调热泵的分类及其优缺点 以建筑物的空调（包括供热和制冷）为目的的热泵系统，其一个热源就是建筑物内部的环境，就其另一个热源的性质来分，现在常用的有空气源热泵、地下水源热泵和地源热泵等几大类。在冬季供热工况下，室外空气、水或大地中的低品位热量通过热泵做功而提高温度以对建筑物供热。

1． 空气源热泵 空气源热泵利用室外的空气作为低温热源，系统zui为简单，因而初投资zui省，现有的家用冷暖空调器就是这样的空气源热泵。空气源热泵的缺点是室外空气温度越低时供热量越小，特别是当空气温度低于 -5℃ 时热泵就难以正常工作，需要用电或其他辅助热源对空气进行加热，热泵的效率大大降低。此外，空气源热泵的蒸发器上会结霜，需要定期除霜，也损失相当大一部分能量。

2． 地下水源热泵推广这种技术有明显的节能和保护大气环境的效益，对宣传和推动热泵技术在空调中的应用也起到了积极的作用。但是，这种“地下水源热泵”技术也存在明显的先天缺陷。首先，这种抽取地下水的办法需要有丰富的地下水为先决条件，如果地下水位较低，水泵的耗电将大大降低系统的效率。此外，虽然理论上抽取的地下水将回灌到地下水层，但在很多地质条件下回灌的速度大大低于抽水的速度，造成地下水资源的流失。即使能够把抽取的地下水全部回灌，怎样保证地下水层不受污染也是一个棘手的课题。水资源是当前zui紧缺、zui宝贵的资源，任何对水资源的浪费或污染都是不可允许的。因此，对大面积推广这种技术应采取慎重的态度。

3． 地源热泵 另一种热泵利用大地作为热泵系统的热源的技术，可以称之为“地源热泵”，或“地埋管地源热泵”。由于较深的地层中在未受干扰的情况下常年保持恒定的温度，远高于冬季的室外温度，又低于夏季的室外温度。因此地源热泵可克服空气源热泵的技术障碍，且效率大大提高。此外，冬季通过热泵把大地中的热量升高温度后对建筑供热，同时使大地中的温度降低，即蓄存了冷量，可供夏季使用；夏季通过热泵把建筑物中的热量传输给大地，对建筑物降温，同时在大地中蓄存热量以供冬季使用。这样在地源热泵系统中大地起到了蓄能器的作用，进一步提高了空调系统全年的能源利用效率。据测算，采用地源热泵供热时在济南地区的住宅在一个采暖季节的供热费用可在10元/m2以下，约为采用电锅炉或天然气锅炉供热时的费用的1/3。夏季空调的电耗也大大减少。简要的说，地源热泵空调系统主要优点是：环保节能，可持续发展；一机多用，节省建筑空间，无需冷却塔和室外风冷部分，对建筑外观影响小；运行费用低，投资回报快；全年运行，均衡用电负荷。现在在国外得到较为广泛应用的地源热泵系统采用介质流经埋在地下的管子与大地（土壤、地层、地下水）进行换热的模式。地源热泵（Ground-Source Heat Pump）的概念zui早出现在1912年瑞士的一份文献中，不受污染给予了高度的重视。在钻孔、下管以后，再用水泥、膨润土等材料把井筒密封，杜绝了地面污染物进入地下水层或各地下水层之间互相贯通的可能性。

运行工况与机组选择

卫辉专营水源热泵热泵机组的容量（制冷量或制热量）取决于机组进风参数、水环路进水温度、机组水量等参数，在进行机组的选择或校核时，应首先确定运行工况。机组进风参数（干、湿球温度）依据设计要求确定，进水温度应综合考虑排热设备与加热设备的能力与容量大小确定。

冬季运行工况

随着水温升高，水环热泵机组制热能力增大，辅助热源容量减小，但同时制热系数降低，耗电量增大。因此只要制热量满足设计要求，应尽可能降低冬季循环水的供水温度。为了保证系统水力工况稳定，应使循环水流量恒定，冬、夏季应取相同的进出水温差。

辅助加热设备选择

在冬季供热工况运行时，机组从水环路中吸取热量，如果内区的机组向环路释放的热量少于周边区从环路吸取的热量时，环路中的水温将会下降，当水温降至13℃时，就必须投入加热设备，将热量补充到水环路。为此，水环热泵空调系统设计时，应选用辅助加热设备。

辅助加热方式有两种，一是采用各种水加热设备，将热量补充到循环水管路中；二是采用空气加热器（一般为电加热器），将热量直接加入室内循环空气中。采用电加热器的前提是保证环路循环水的温度在许可的范围之内，否则仍要采取循环水加热设备。一般采取后一种方式。

辅助加热设备可选用电热热水锅炉、燃油（气）热水锅炉、水-水或汽-水换热器等。辅助加热设备的加热量，同系统的运行方式如是否采用夜间降温早晨预热、是否设置蓄热水箱有关。

蓄热水箱

在水环热泵空调系统中常设置低温（13～32℃）或高温蓄热水箱（60～82℃），以改善系统的运行特性。

水环热泵空调系统通过水环路实现了热量的空间转移（如从内区转向周边区），然而，每时每刻内需要转移的热量与周边所需要的供热量之间很难平衡，为此，水环路可设置一个低温蓄热水箱，这样水系统又实现了热量的时间上的转移。也就是说，内区制冷的机组向环路中释放的冷凝热与周边区制热的机组从环路吸取的热量可以在一天内或更长的时间周期内实现热量的平衡。可以降低早晨预热所需的辅助加热设备的容量，降低用电负荷，从而降低了冷却塔和水加热器的年耗能量。但冷却塔和水加热器的容量不能减少，这是因为考虑恶劣天气（严寒、酷暑）可能会持续一段时间，要求冷却塔或水加热器必须按zui大负荷运行。

高温蓄热水箱用于采用电辅助加热设备的水环热泵系统中，作用是利用夜间电力低谷时段将水加热后蓄存起来，白天电力高峰时段供给系统使用，在有峰谷分时电价的地区，可以降低辅助加热设备运行电费。高温蓄水箱与环路并联，通过三通混合阀把环路水温维持设计温度。