水源熱泵空調(diào)原理

1、水源熱泵介紹水源空調(diào)系統(tǒng)是一種從地下水資源中提取熱量的高效、節(jié)能、環(huán)保、再生的供熱（冷）系統(tǒng)。該系統(tǒng)是成熟的熱泵技術(shù)、暖通空調(diào)技術(shù)配套地質(zhì)勘察成井技術(shù)于一體，在相對穩(wěn)定的水體溫度下高效、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的運行。水源中央空調(diào)系統(tǒng)是由末端（室內(nèi)空氣處理末端等）系統(tǒng)、水源中央空調(diào)主機(jī)（又稱為水源熱泵）系統(tǒng)和水源水系統(tǒng)三部分組成。為用戶供熱時，水源中央空調(diào)系統(tǒng)從水源中提取低品位熱能，通過電能驅(qū)動的水源中央空調(diào)主機(jī)（熱泵）“泵”送到高溫?zé)嵩?，以滿足用戶供熱需求。為用戶供冷時，水源中央空調(diào)系統(tǒng)將用戶室內(nèi)的余熱通過水源中央空調(diào)主機(jī)（制冷）轉(zhuǎn)移到水源水中，以滿足用戶制冷需求。用戶（室內(nèi)末端等）系統(tǒng)由用戶側(cè)水管系統(tǒng)、

2、循環(huán)水泵、水過濾器、靜電水處理儀、各種末端空氣處理設(shè)備、膨脹定壓設(shè)備及相關(guān)閥門配件等組成。水源中央空調(diào)主機(jī)系統(tǒng)由壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、膨脹閥、各種制冷管道配件和電器控制系統(tǒng)等組成。水源水系統(tǒng)由取水裝置、取水泵、各種水處理設(shè)備、水源水管系統(tǒng)和閥門配件等組成。水源熱泵是利用了地球水體所儲藏的太陽能資源作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的冷暖空調(diào)系統(tǒng)。地表土壤和水體不僅是一個巨大的太陽能集熱器，收集了47%的太陽輻射能量，比人類每年利用能量的500倍還多（地下的水體是通過土壤間接的接受太陽輻射能量），而且是一個巨大的動態(tài)能量平衡系統(tǒng)，地表的土壤和水體自然地保持能量接受和發(fā)散相對的均衡。這使得利用儲存于其中的

3、似乎無限的太陽能或地能成為可能。所以說，水源熱泵是利用可再生能源的一種有效途徑。水源熱泵有如下特點：（1）環(huán)保潔凈沒有燃燒過程，避免了排放任何煙塵及有害物質(zhì)，社會效益顯著。自由運用地表水資源，又可成功地控制地面沉降。可以利用城市已有的地?zé)豳Y源的棄水，既可解決熱污染問題，又可進(jìn)一步提高能效比，進(jìn)一步節(jié)省能源。（2）節(jié)水省地省去了鍋爐房，冷卻塔及附屬的煤場、渣場所占用的面積。（3）節(jié)能經(jīng)濟(jì)能源利用率為傳統(tǒng)方式的34倍，1KW的電能可得到45KW以上的制冷或供熱的能量。（4）靈活安全可以做到“一機(jī)兩用”。利用地下水熱泵冬季向建筑物供暖，夏季向建筑物供冷，提高了設(shè)備的利用率。機(jī)組可靈活地安置在任何地方

4、，節(jié)約空間。系統(tǒng)末端亦可作多種選擇。無儲煤、儲油罐等衛(wèi)生及安全隱患。自動化程度高，無需專業(yè)人員操控。（5）用途廣泛從嚴(yán)寒地區(qū)至熱帶地區(qū)均適用。在冬季不結(jié)凍地區(qū)的江、河、湖、水等均可得到有效利用。可為辦公樓、賓館、醫(yī)院、飯店、超市、幼兒園、別墅、居民小區(qū)等提供中央空調(diào)系統(tǒng)，并可同時提供生活熱水?？蔀榧徔棥⒒?、食品、電子等行業(yè)提供工藝?yán)鋬鏊?。?）運行可靠機(jī)組的運行工況穩(wěn)定，幾乎不受環(huán)境溫度變化的影響，即使在寒冷的冬季制熱量也不會衰減，更無結(jié)霜除霜之慮了。維護(hù)簡單，主機(jī)運行壽命可達(dá)25年以上。水源熱泵運行原理地球表面淺層水源（如深度在500米以內(nèi)的地下水、地表的河流、湖泊和海洋）吸收了太陽進(jìn)入地

5、球的輻射能量，這些水源的溫度一般都十分穩(wěn)定，凍土層以下溫度一般穩(wěn)定在15°C左右。水源熱泵機(jī)組工作原理就是在夏季將建筑物中的熱量轉(zhuǎn)移到水源中，夏季冷凝器冷凝溫度高于30C，由于地下水源溫度15C左右，比冷凝器內(nèi)制冷劑溫度低，所以可以高效地帶走熱量，而冬季，水源熱泵機(jī)組蒸發(fā)器蒸發(fā)溫度約2C,比地下水溫低，則從水源中提取能量，由熱泵原理通過空氣或水作為制冷劑提升溫度后送到建筑物中。通常水源熱泵水泵消耗1kw的能量，用戶可以得到4kw以上的熱量或冷量。水源熱泵根據(jù)對水源的利用方式的不同，可以分為閉式系統(tǒng)和開式系統(tǒng)兩種。閉式系統(tǒng)是指在水側(cè)為一組閉式循環(huán)的換熱盤管，該組盤管一般水平或垂直埋于湖

6、水或海水中，通過與湖水或海水換熱來實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移（該組盤管直接埋于土壤中的系統(tǒng)稱為土壤源熱泵，也是地源熱泵的一種）；開式系統(tǒng)是指從地下或地表中抽水后經(jīng)過換熱器直接排放的系統(tǒng)。本文討論的即為閉式系統(tǒng)。水源熱泵無論是在制熱還是制冷過程中均以水為熱源和冷卻介質(zhì)，用切換工作回路來實現(xiàn)制熱和制冷的運行；更為方便的是由水回路中的三通閥來完成，一般小型的水源熱泵是由電動閥門自動切換的。雖然一般在水源熱連接自然動力改善人居環(huán)境泵系統(tǒng)原理圖中表示了水源直接進(jìn)入蒸發(fā)器（制冷時為冷凝器），在某些場合，如海水、污水源的情況，為避免污染封閉的冷水系統(tǒng)（通常是處理過的），需間接地用一個換熱器來供水；另一種方法是利用封閉回路

7、的冷凝器水系統(tǒng)，即閉式系統(tǒng)。水作為熱泵制熱、制冷過程的介質(zhì)，滿足以下兩個條件即可利用:一是水的溫度在7°C30°C之間，二是水量要充足。水源水可以是各種工業(yè)用廢水、生活用水、海水、江、河水等，甚至是各種工業(yè)余熱。水源熱泵系統(tǒng)原理及變量關(guān)系簡述說明：制冷時Q3：Q11:6制熱時Q3：Q11:4.8作為計算熱電功耗的大概依據(jù)。水源熱泵系統(tǒng)供暖、制冷的亮點亮點一：先進(jìn)水源熱泵系統(tǒng)是目前國際最先進(jìn)科技的前沿技術(shù)，系統(tǒng)集成優(yōu)化技術(shù),更加強(qiáng)了系統(tǒng)的節(jié)能使用效果，已成功推廣應(yīng)用各個行業(yè)領(lǐng)域，以及世界各國，在我國各個地區(qū)也開始了大規(guī)模的應(yīng)用推廣。國家重點工程國家大劇院、國家體育館、奧運村、

8、陸軍航空兵學(xué)院等工程均采用水源熱泵系統(tǒng)。亮點二：一套設(shè)備，三種功能，節(jié)省投資費用水源熱泵系統(tǒng)一種設(shè)備，能夠滿足一般情況下冬季冷風(fēng)加熱、夏季熱風(fēng)制冷、一年四季供為人員供應(yīng)生活熱水。且不需要燃?xì)馊刖W(wǎng)費。亮點三：節(jié)能使用水源熱泵系統(tǒng)冬季制熱效率可達(dá)一比四（與水源相關(guān)）以上，夏季制冷效率可達(dá)一比五，甚至一比六（與水源相關(guān)）。比冷水機(jī)組加燃?xì)忮仩t組合方式每年節(jié)約大量的運行費用。/100%KO%60%水源熱泵燃油鍋爐燃?xì)忮仩t電鍋爐亮點四：環(huán)保水源熱泵系統(tǒng)利用水源中蘊含的巨大低品位能源，這種能源是清潔的可再生能源水源熱泵文件濟(jì)南新視達(dá)電子0531-是國家大力推薦的替代能源，其清潔、環(huán)保深刻符合建設(shè)和諧社會這

9、一主題。亮點五：美觀水源熱泵系統(tǒng)只需設(shè)簡單的機(jī)房，無其他附屬設(shè)施，所有室外供回水管線全部采用地下鋪設(shè)，而傳統(tǒng)供熱方式的鍋爐房需設(shè)較高的煙囪，冷水機(jī)組需設(shè)冷卻塔，嚴(yán)重影響整個大樓外部環(huán)境。亮點六：控制簡單，管理安全機(jī)組采用高效的系統(tǒng)控制軟件，系統(tǒng)運行可根據(jù)末端負(fù)荷分級調(diào)節(jié)，運行管理方便，機(jī)房只需管理人員1人。且運行過程無高溫、高壓氣體產(chǎn)生，是最安全的供暖冷方式。H回U1川i|!l1|1地濮皺泵地迎請申1p=nrF=H=il丨地眸熱樂空週未站施蕭熱泵主機(jī)®水泵網(wǎng)載止閥三吐風(fēng)機(jī)蠱管一芳艇疑"兩理耒J*冬審和用趟憒軌附供熾更爭制弗閔盤*<>Wf詩荷繪講自來水生括甫水es

10、'c水源熱原理簡圖水源熱泵加立式風(fēng)機(jī)盤管fil水源熱泵螺桿機(jī)組、工程設(shè)計原則：工程方案中明確的幾個設(shè)計原則如下：1、做到地?zé)崮芫C合利用，達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)運行狀態(tài)。2、空調(diào)設(shè)計溫度值，根據(jù)國家規(guī)范冬季溫度20±2°C，夏季26±2°C。3、整個空調(diào)系統(tǒng)采用全自動控制，自動調(diào)節(jié)負(fù)荷，自動調(diào)節(jié)溫度。4、本工程設(shè)計方案遵循技術(shù)先進(jìn)，投資省，效率高，經(jīng)濟(jì)實用，節(jié)省能源，無污染，運行管理簡便的原則。二、工程設(shè)計方案1、空調(diào)設(shè)計負(fù)荷：建筑物類型住宅居住區(qū)綜合學(xué)校辦公醫(yī)院托幼旅館商店食堂餐廳影劇院展覽館熱指標(biāo)(W/m2)58646067608065806070658

11、011514095115大禮堂體育館115165建筑采暖熱指標(biāo)推薦值按我國現(xiàn)行暖通空調(diào)設(shè)計手冊中推薦冷、熱負(fù)荷指標(biāo)，結(jié)合該建筑對墻體進(jìn)行保溫的程度，設(shè)計工程冷、熱負(fù)荷的計算。2、生活熱水用量：根據(jù)建設(shè)單位提供的資料，每人按照熱水定額0.08m3/天計算，水溫應(yīng)在40C以上。3、采暖與制冷：3.1冬季采暖井水側(cè)通過抽水泵進(jìn)入機(jī)組機(jī)組，提取熱能后熱水在空調(diào)側(cè)進(jìn)入風(fēng)機(jī)盤管或者地暖盤管與室內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換，達(dá)到供暖的目的。設(shè)計時通過計算空調(diào)側(cè)水量來設(shè)計熱水循環(huán)泵的功率和揚程。3.2夏季制冷井水進(jìn)入機(jī)組井水側(cè)，將機(jī)組制冷時產(chǎn)生的熱量帶走，流入回水井；空調(diào)側(cè)產(chǎn)生的制冷水進(jìn)入空調(diào)系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)盤管與室內(nèi)空氣熱交換，達(dá)到制冷降溫的目的。計算空調(diào)面積內(nèi)所需的冷熱負(fù)荷、機(jī)組的能效比、水的比熱，就可以計算出提取熱能的數(shù)值，最終可以得出取水井的取水量，設(shè)計取水井?dāng)?shù)量。4、主要設(shè)備選型及功能分區(qū)：根據(jù)以上計算，確定冬季采暖夏季制冷所用的機(jī)組功率和數(shù)量，井水進(jìn)回水流量，水泵循環(huán)水泵等功率揚程，井的結(jié)構(gòu)出水量數(shù)量位置，室內(nèi)空調(diào)側(cè)管路結(jié)構(gòu)走向，機(jī)房位置，配電功率，膨脹水箱和蓄能水箱容量位置等。6、投資分析：1）出回水井、水泵及室