水源热泵技术在供热空调工程中的应用

    当今社会环境污染和能源危机已成为全人类面对并要加以解决的重大课题，在这种背景下，以环保和节能为主要特征的绿色建筑及相应的供热空调系统应运而生，而热泵技术正是满足这些要求的新兴供热空调技术。据资料记载，热泵的历史可以追溯到1912 年瑞士的一个专利，而在欧美等一些发达国家地区，热泵真正意义的商业应用也只有10 年的历史。

    我国热泵事业近几年已开始起步，而且发展势头看好，国内的几所知名高校与有关企业在充分学习借鉴国外先进技术和运行经验的基础上，已联合开发出了中国品牌的热泵系统，并已建成了数个示范工程，越来越多的中国用户开始熟悉热泵，并对其产生了浓厚的兴趣。可以预计，通过中国科学界与企业界的携手共进，我们完全有能力依靠自己的力量在短期内开拓出具有中国特色的热泵产业。

    地下水水源热泵技术的特点

    (1) 高效节能，运行费用低

    我们在评价热泵机组和制冷机组的性能时常用到“功效比”一词,用COP 表示，它的定义是系统输出的功率与所消耗的功率之比。风冷热泵其COP值一般在2.0～3.0之间，而水源热泵,国内产品在供热时COP 值可达3.5～4.0 ,供冷时活塞式机组为5.0～5.2，螺杆式机组可达6.0，从这一点上看，水源热泵可以被称作高效节能的供冷供热设备。水源热泵在制热时所需的地下水即相当于锅炉燃烧的煤或油,而且地下水占热泵所供热量的70%～75%，这些热量所消耗的代价仅为廉价的地下水，其成本要大大低于燃油和燃煤。以我市的水源热泵运行状况来看，冬季供暖的运行费用为15元P–左右,而热网供暖为24元P– 。燃油供暖为35元P–左右，因此运行费用低是水源热泵的一个显着特点。

    (2) 一机两用,环保洁净，初投资小由于水源热泵冬季可向建筑物供暖，夏季可向建筑物供冷，真正做到了一机两用，提高了设备的利用率。从初投资来看，现在国内主要热泵生产厂家的热泵机组价格大致在019～110 元PW 之间，而同样具备一机两用的溴化锂直燃机的价格在114～115元PW，而且水源热泵机组无需设置冷却塔及烟气排放系统，省去了高成本的自来水，避免了向大气排放烟尘及有害气体，因此水源热泵可称其为低成本的绿色空调产品。

    (3) 机房面积小，灵活安全，用途广泛

    由于热泵机组兼有供冷供热的功能，机组本身体积较小，因而使机房面积大大减小，机组可灵活地安装在任何地方，没有储煤、储油罐等卫生及安全隐患，机组采用智能化微电脑控制系统，并有备用手动操作系统，无需专业人员操控，完善的电脑控制和多重保护，使整机运行安全可靠。水源热泵机组从严寒地区至热带地区均适用，机组适用的水源温度从8 ℃到35 ℃均可，既可以提供7 ℃或50 ℃的空调用水，也可以提供同样温度的生活热水；既可以作为城市区域供热的热源使用，也可以为办公楼、宾馆、别墅、居民小区等提供中央空调系统。

    水源热泵在供热空调中应用应具备的条件

    (1) 可靠的水源

    对于水源热泵而言，其水源可为地表水、江河水、湖水、海水及地下水，但目前应用较多的水源热泵均采用地下水，地下水作为国家的重要资源之一，政府对开采与使用有各种限制政策和法规，要获取地下水，须通过政府有关主管部门的批准方可，并应有可靠的技术措施确保地下水的回灌。

    (2) 充足的水源水量

    水源水量是影响水源热泵系统的重要因素，其水量的多少与建筑物负荷大小及空调设计方案等有关，在确定方案之前，应根据水文地质资料合理确定水量，必要时可先打井做抽水实验，看看在规定的连续抽水时间内地下水的水位降是否符合要求，并根据确定的水量来选定取水井与回灌井的数量。据资料介绍，一般要求地下水的取水量为每kW 制冷量为0104～0106kgPs。

    (3) 合适的水源水温

    水源的温度也是影响水源热泵的重要因素，同样的机组，由于水温不同其提供的冷量和热量也不同。一般来讲，水源热泵对水源温度要求的范围是：制冷工况下，进蒸发器水温为10～22 ℃;制热工况下，进冷凝器的水温为18～40 ℃。建议国内的热泵生产厂家，应将同一型号机组在不同水温下提供的不同冷热量列出明细，以便设计人员参考选定。另外取水井与回灌井之间应有一定的距离，以保证地下水经过水源热泵机组产生的温度变化经回灌后，在含水层中流动至取水井时温度得以恢复，避免地下水产生冷量或热量的积累，目前实际应用运行良好的工程中，取水井与回灌井之间的间距均在40m以上。

    (4) 良好的水质

    水源热泵机组对水源的水质有一定的要求，如果水质达不到要求，会对阀门、主机及其附件构成危害，尤其对多数热泵厂家采用的板式换热器产生的危害更为严重，从而影响系统的运行，但通常可以采取一些处理手段如设置除污器，电子除垢仪，或在取水井内多设几层过滤装置以减小井水中所含沙尘颗粒直径，从而满足机组对水质的要求。一般来说，水源水质不是影响水源热泵机组应用的主要因素。

    水源热泵后期维护

    总之，水源热泵技术有着多种优点，也有相应的限制条件，对具体的供热空调工程来说，本着环保节能的原则，水源热泵应是空调系统的优先方案，随着水源热泵技术的不断成熟，这一技术在供热空调工程中将会得到更好的发展和应用。

    地大热能由中国地质大学（武汉）组建，在地（水）源热泵换热不够、冷热不均、填充不实、漏水、土壤温度过低、井深不够、水质不好、回灌量小、含沙量大造成塌陷等问题有着丰富的经验及客户案例。