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概述

水源熱泵的工作原理和特點水源熱泵特點—水源熱泵原理水源熱泵技術(shù)可利用地球表面淺層水源如地下水、河流和湖泊中吸收地太陽能和地?zé)崮芏纬傻氐匚粺崮苜Y源，并采用熱泵原理，即通過少量的高位熱能的輸入，把不能直接利用的地位熱能轉(zhuǎn)或為可以利用的高位能，從而達(dá)到節(jié)約部分高位能的目的。水源熱泵機組以水為載體，在冬季采集來自湖水、河水、地下水及地?zé)嵛菜踔凉I(yè)廢水、污水的低品位熱能，取得能量供給室內(nèi)取暖；在夏季把室內(nèi)的熱量取出，釋放到水中，以達(dá)到夏季空調(diào)供冷的目的。可分期投入水源熱泵特點—能效比高水源熱泵機組可利用的水體溫度冬季為12～22℃，水體溫度比環(huán)境空氣溫度高，所以熱泵循環(huán)的蒸發(fā)溫度提高，能效比也提高。而夏季水體為18～35℃，水體溫度比環(huán)境空氣溫度低，所以制冷的冷凝溫度降低，使得冷卻效果好于風(fēng)冷式和冷卻塔式，機組效率提高。據(jù)美國環(huán)保署epa估計，設(shè)計安裝良好的水源熱泵，平均來說可以節(jié)約用戶30～40%的供熱制冷空調(diào)的運行費用。系統(tǒng)供水溫度為24℃，機組A為制冷模式，排出熱量到回水中，回水溫度30℃，機組B為制熱模式，從水中吸收熱量，使得回水溫度降低到24度，當(dāng)一定比例的機組同時制冷制熱時，水循環(huán)溫度達(dá)到平衡，建筑物內(nèi)部分區(qū)域多余的熱量被轉(zhuǎn)移到需要熱量的地方，*無須使用輔助熱源，達(dá)到的使用效果。水源熱泵特點—清潔能源節(jié)能水源熱泵使用的電能本身為一種清潔的能源，但在發(fā)電時，消耗一次能源并導(dǎo)致污染物和二氧化碳溫室氣體的排放。設(shè)計良好的水源熱泵機組，與空氣源熱泵相比，相當(dāng)于減少30%以上的電力消耗，與電供暖相比，相當(dāng)于減少70%以上的電力消耗。所以，水源熱泵在節(jié)能的同時還減少和降低了發(fā)電時一次能源消耗過程中產(chǎn)生的污染排放和溫室效應(yīng)。水源熱泵特點—應(yīng)用范圍廣可廣泛的應(yīng)用于賓館、辦公樓、學(xué)校、商場、別墅區(qū)、住宅小區(qū)的集中供熱制冷，以及其它商業(yè)和工業(yè)建筑空調(diào)，并可用于游泳池、乳制器加工、啤酒釀造、冷軋鍛造、冷庫及室內(nèi)種植和恒溫養(yǎng)殖等行業(yè)上。一機多用利用一套設(shè)備即可供冷，又可供熱，還可提供生活熱水。對空調(diào)系統(tǒng)來說，一臺熱泵提供兩種熱源，可節(jié)省一次性投資，其總投資額僅為傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的60%，并且安裝容易，安裝工作量比其他空調(diào)系統(tǒng)少，安裝工期短，更改安裝也容易。水源熱泵特點—穩(wěn)定可靠維護方便水體的溫度一年四季相對穩(wěn)定，其波動的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于空氣的變動，是很好的熱泵熱源和空調(diào)冷源。水體溫度較恒定的特性，使得熱泵機組運行更可靠、更穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的性和經(jīng)濟性，不存在空氣源熱泵的冬季除霜等難點問題。由于系統(tǒng)簡單，機組部件較少，運行簡單、穩(wěn)定，相對來說維護費用要低得多，使用壽命可長過20年以上。

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)組成及主要型式

（一） 系統(tǒng)組成 地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)一般由三個必需的環(huán)路組成，必要時可增加第四個預(yù)熱生活熱水環(huán)路。如圖1所示。 1．地?zé)釗Q熱器環(huán)路 由高強度塑料管組成的在地下循環(huán)的封閉環(huán)路，循環(huán)介質(zhì)為水或防凍液。冬季從周圍土壤（地層）吸收熱量，夏季向土壤（地層）釋放熱量，其循環(huán)有一臺低功率的循環(huán)泵來實現(xiàn)。 2．制冷劑環(huán)路 即在熱泵機組內(nèi)部的制冷循環(huán)，與空氣源熱泵相比，只是將空氣－制冷劑換熱器換成水－制冷劑換熱器，其它結(jié)構(gòu)基本相同。 3．室內(nèi)環(huán)路 室內(nèi)環(huán)路在建筑物內(nèi)和熱泵機組之間傳遞熱量，傳遞熱量的介質(zhì)有空氣、水或制冷劑等，因而相應(yīng)的熱泵機組分別應(yīng)為水—空氣熱泵機組、水—水熱泵機組或水—制冷劑熱泵機組。 4．生活熱水環(huán)路 將水從生活熱水箱送到冷凝器去進(jìn)行循環(huán)的封閉加熱環(huán)路，是一個可供選擇的環(huán)路。對于夏季工況，該循環(huán)可充分利用冷凝器排放的熱量，不消耗額外的能量而得到熱水供應(yīng)；在冬季或過渡季，其耗能也大大低于電熱水器。供熱循環(huán)和制冷循環(huán)可通過熱泵機組的四通換向閥，使制冷劑的流向改變而實現(xiàn)冷熱工況的轉(zhuǎn)換，即內(nèi)部轉(zhuǎn)換。也可通過互換冷卻水和冷凍水的熱泵進(jìn)出口而實現(xiàn)，即外部轉(zhuǎn)換。

（二） 主要型式 地源熱泵的地下環(huán)路中的介質(zhì)是水或防凍液溶液，根據(jù)其供熱（冷）介質(zhì)（承擔(dān)室內(nèi)負(fù)荷的介質(zhì)）的組合方式不同，地源熱泵主機可分為：水－水系統(tǒng)、水－冷劑系統(tǒng)、水－空氣系統(tǒng)熱泵。

與此相應(yīng)的空調(diào)系統(tǒng)型式主要有三種：

1．水－水系統(tǒng) 水－水系統(tǒng)熱泵主機的制冷工況與普通冷水機組的功能相同，即它是空調(diào)系統(tǒng)的冷源，為各種空調(diào)系統(tǒng)的末端裝置提供冷凍水（二次冷媒）。不同的是它所具有的供熱工況－熱泵運行方式，能夠為空調(diào)系統(tǒng)提供45～550C的熱水。在選用該型主機時，應(yīng)著重注意兩點：一是空調(diào)系統(tǒng)供熱工況或供暖方式末端裝置的選擇、設(shè)計應(yīng)與熱媒參數(shù)相匹配；二是該型主機制冷與供熱工況間的轉(zhuǎn)換一般是通過機外二次冷媒水與地?zé)釗Q熱器循環(huán)水流道切換實現(xiàn)的。因此水系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)滿足這一要求。

2．水－冷劑系統(tǒng) 水－冷劑系統(tǒng)熱泵主機與冷、熱兩用的家用分體式空調(diào)的工作原理基本相同。不同的是它利用地?zé)釗Q熱器循環(huán)水作為熱泵制冷工況的冷卻水和供熱工況的低溫?zé)嵩础＜矣梅煮w空調(diào)中體積龐大、噪聲污染嚴(yán)重的室外機被兩根循環(huán)水管所取代。由該型熱泵主機組成的空調(diào)系統(tǒng)與風(fēng)機盤管系統(tǒng)基本相同。只是前者承擔(dān)室內(nèi)負(fù)荷的是制冷劑，而后者是冷凍（熱）水。因此，該型熱泵主機的選擇、設(shè)計、安裝與控制可參照風(fēng)機盤管系統(tǒng)進(jìn)行。

3．水－空氣系統(tǒng) 水－空氣系統(tǒng)熱泵主機與全空氣系統(tǒng)中空調(diào)機組的作用相同。不同的是前者自身具備冷熱源，其蒸發(fā)器（或冷凝器）相當(dāng)于空調(diào)機組的表冷器（或加熱器）。因此，該型熱泵主機的熱效率高于水－水系統(tǒng)熱泵主機。在不需要二次冷（熱）媒的情況下，宜優(yōu)先考慮選用這種主機。該機組的選擇設(shè)計方法與空調(diào)機組的基本相同。應(yīng)注意的是二者的熱媒參數(shù)有所不同，在確定加熱器（冷凝器）面積時應(yīng)區(qū)別對待。