什么叫水源熱泵？

什么叫水源熱泵？

水源熱泵是一種利用地球表面或淺層水源（如地下水、河流和湖泊），或者是人工再生水源（工業(yè)廢水、地熱尾水等）的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調系統(tǒng)。水源熱泵廠家水源熱泵技術利用熱泵機組實現低溫位熱能向高溫位轉移，將水體和地層蓄能分別在冬、夏季作為供暖的熱源和空調的冷源，即在冬季，把水體和地層中的熱量"取"出來，提高溫度后，供給室內采暖；夏季，把室內的熱量取出來，釋放到水體和地層中去。 

水源熱泵工作原理及其系統(tǒng)構成

“熱泵”這一術語是借鑒“水泵”一詞得來。在自然環(huán)境中，水往低處流動，熱向低溫位傳遞。水泵將水從低處泵送到高處利用。而熱泵可將低溫位熱能“泵送”（交換傳遞）到高溫位提供利用。在我國《暖通空調術語標準（gb50155-92）》中，對“熱泵”的解釋是“能實現蒸發(fā)器和冷凝器功能轉換的制冷機”； 在《新國際制冷詞典（new international dictionary of refrigeration）》中，對“熱泵”的解釋是“以冷凝器放出的熱量來供熱的制冷系統(tǒng)”。可見，熱泵在本質上是與制冷機相同的，只是運行工況不同。其工作原理是，由電能驅動壓縮機，使工質（如r22）循環(huán)運動反復發(fā)生物理相變過程，分別在蒸發(fā)器中氣化吸熱、在冷凝器中液化放熱，使熱量不斷得到交換傳遞，并通過閥門切換使機組實現制熱（或制冷）功能。在此過程中，熱泵的壓縮機需要一定量的高位電能驅動，其蒸發(fā)器吸收的是低位熱能，但熱泵輸出的熱量是可利用的高位熱能，在數量上是其所消耗的高位熱能和所吸收低位熱能的總和。熱泵輸出功率與輸入功率之比稱為熱泵性能系數，即cop值（coefficient of performance ）。熱泵有多種，以水作為熱源和供熱介質的熱泵稱為水源熱泵。水源熱泵性能系數（即cop值）高于空氣源熱泵，系統(tǒng)運行性能穩(wěn)定。

水源熱泵工程是一項系統(tǒng)工程，一般由水源系統(tǒng)、水源熱泵機房系統(tǒng)和末端散熱系統(tǒng)三部分組成。其中，水源系統(tǒng)包括水源、取水構筑物、輸水管網和水處理設備等。

2、水源熱泵對水源系統(tǒng)的要求

水源系統(tǒng)的水量、水溫、水質和供水穩(wěn)定性是影響水源熱泵系統(tǒng)運行效果的重要因素。應用水源熱泵時，對水源系統(tǒng)的原則要求是：水量充足，水溫適度，水質適宜，供水穩(wěn)定。具體說，水源的水量，應當充足夠用，能滿足用戶制熱負荷或制冷負荷的需要。如水量不足，機組的制熱量和制冷量將隨之減少，達不到用戶要求。水源的水溫應適度，適合機組運行工況要求。例如，清華同方ghp型水源中央空調系統(tǒng)在制熱運行工況時，水源水溫應為12—22℃；在制冷運行工況時，水源水溫應為18—30℃。水源的水質，應適宜于系統(tǒng)機組、管道和閥門的材質，不至于產生嚴重的腐蝕損壞。水源系統(tǒng)供水保證率要高，供水功能具有長期可靠性，能保證水源熱泵中央空調系統(tǒng)長期和穩(wěn)定運行。

3、水源

原則上講，凡是水量、水溫能夠滿足用戶制熱負荷或制冷復荷的需要，水質對機組設備不產生腐蝕損壞的任何水源都可作為水源熱泵系統(tǒng)利用的水源，既可以是再生水源，也可以是自然水源。

3.1 再生水源 

是指人工利用后排放但經過處理的城市生活污水、工業(yè)廢水、礦山廢水、油田廢水和熱電廠冷卻水等水源，有條件利用再生水源的用戶，變廢為利，可減少初投資，節(jié)約水資源。但對大多數用戶來說，可供選擇的是自然界中的水源。

3.2 自然界中的水源 

自然界中的水分布于大氣圈、地球表面和地殼巖石中，分別稱之為大氣水、地表水和地下水。陸地上的地表水和地下水均來自于大氣降水。

地表水中的海水約占自然界水總儲量的96.5%。濱海城市有條件利用海水，國外有應用海水作熱泵水源的實例。我國一些沿海城市利用海水作工業(yè)冷卻水源已有多年歷史。近年，國內有用海水作熱泵水源的研究，但海水水源熱泵技術的實用化尚待時日。陸地上的地表水，即江、河、湖、水庫水比海水和地下水礦化度低，但含泥沙等固體顆粒物、膠質懸浮物及藻類等有機物較多，含砂量和渾濁度較高，須經必要處理方可作熱泵水源。 

地下水是指埋藏和運移在地表以下含水層中的的水體。地下水分布廣泛，水質比地表水好，水溫隨氣候變化比地表水小，是水源中央空調可以利用的較為理想的水源。

3.3 水量與水源的選擇 

水量是影響水源熱泵系統(tǒng)工作效果的關鍵因素，一項工程所需水量多少由該工程負荷與機組性能確定，所選擇的水源水量應滿足負荷要求。如果其他各種條件均具備，但水量略有不足，其缺口可采取一定輔助彌補措施解決。如水量缺口較大，不能滿足負荷要求，就應考慮其他方案。 就某項具體工程而言，應從實際情況出發(fā)，判斷是否具備可利用的水源。不同工程的場地環(huán)境和水文地質條件千差萬別，可利用的水源各不相同，應因地制宜地選擇適用水源。當有不同水源可供選擇時，應通過技術經濟分析比較，擇優(yōu)確定。

4、水質

自然界中的水處于無休止循環(huán)運動中，不斷與大氣、土壤和巖石等環(huán)境介質接觸、互相作用，使其具有復雜的化學成分、化學性質和物理性質。應用水源熱泵時，除應關心水源水量外，還應關注水的溫度、化學成分、渾濁度、硬度、礦化度和腐蝕性等因素。但是，目前對水源熱泵所用水源的水質尚無有關規(guī)定，本文所提數據參考了冷卻水水質標準和某些地下水回灌水質的有關規(guī)定。

4.1 溫度 

地表水水溫 隨季節(jié)、緯度和高程不同而變化。長江以北和高原地區(qū)，冬季地表水結冰，無法利用于制熱供暖。夏季水溫一般低于30℃，可用于制冷空調。

地下水水溫 隨自然地理環(huán)境、地質條件及循環(huán)深度不同而變化。近地表處為變溫帶，變溫帶之下的一定深度為恒溫帶，地下水溫不受太陽輻射影響。不同緯度地區(qū)的恒溫帶深度不同，水溫范圍10—22℃。恒溫帶向下，地下水溫隨深度增加而升高，升高多少取決于不同地域和不同巖性的地熱增溫率。地殼平均地熱增溫率為2.5℃/100m，大于這一數值為地熱異常。富含地下水的地熱異常區(qū)可形成地熱田。據1997年統(tǒng)計數字，全國已發(fā)現地熱點3200多處，開發(fā)利用130 處地熱田，年開采地熱水3.45億m3。目前，許多地熱用戶排放棄水溫度較高（約40℃）。應用水源熱泵可使棄水中的30℃溫差得到再利用，大大提高地熱能利用率。

4.2 含砂量與渾濁度

有些水源含有泥沙、有機物與膠體懸浮物，使水變得渾濁。水源含砂量高對機組和管閥會造成磨損。含砂量和渾濁度高的水用于地下水回灌會造成含水層堵塞。用于水源熱泵系統(tǒng)的水源，含砂量應＜1/20萬，渾濁度＜20毫克/升。如果水源熱泵系統(tǒng)中裝有板式換熱器，水源水中固體顆粒物的粒徑應＜0.5毫米。

4.3 水的化學成分及其化學性質

自然界水中溶有不同離子、分子、化合物和氣體，使得水具有有酸堿度、硬度、礦化度和腐蝕性等化學性質，對機組材質有一定影響。

酸堿度 水的ph值小于7時，呈酸性，反之呈堿性。水源熱泵的水源ph值應為6.5-8.5。

硬度 水中ca2 、mg2 總量稱為總硬度。硬度大，易生垢。水源熱泵水源水中的cao含量應＜200 mg/l。

礦化度 單位容積水中所含各種離子、分子、化合物的總量稱為總礦化度，用于水源熱泵系統(tǒng)的水源水礦化度應＜3g/l。

腐蝕性 水中cl-、游離co2等都具腐蝕性，溶解氧的存在加大了對金屬管道的腐蝕破壞作用。應用水源熱泵系統(tǒng)時，對腐蝕性、硬度高的水源，應在系統(tǒng)中加裝抗腐蝕的不銹鋼換熱器或?板換熱器。

5、取水構筑物

從水源地向水源熱泵機房供水，需建取水構筑物。依據水源不同，取水構筑物可分為地表水取水構筑物和地下水取水構筑物兩類。

5.1 地表水取水構筑物

按結構形式地表水取水構筑物可分為活動式和固定式兩種?；顒邮降乇硭∷畼嬛镉懈〈胶突顒永|車式。較常用的是固定式地表水取水構筑物，其種類較多，但一般都包括進水口、導水管（或水平集水管）和集水井，地表水取水構筑物受水源流量、流速、水位影響較大，施工較復雜，要針對具體情況選擇施工方案。

5.2 地下水取水構筑物

地下水取水構筑物有管井、大口井、結合井、輻射井和滲渠等類型，表1列出了地下水取水構筑物的型式及適用范圍[1]。在實際工程中，應根據地下水埋深、含水層厚度、出水量大小、技術經濟條件不同選取不同形式。

5.3 管井

地下水取水構筑物中最常見的型式是管井，一般由井孔、井壁管、濾水管、沉砂管組成。井孔用鉆機鉆成，井壁管安裝在非含水層處，用以支撐井孔孔壁，防止坍塌，井管與孔口周圍用粘土或水泥等不透水材料封閉，防止地面污水滲入；濾水管安裝在含水層處，除有井壁管作用外其主要作用是濾水擋砂；井管最底部為沉砂管，用以沉積水中泥沙，延長管井使用壽命。