水源熱泵與VRV比較

1、大金系統(tǒng)及水源熱泵之 比較分析前 言對于一個建筑物來說：空調(diào)系統(tǒng)提供一個合適的室內(nèi)溫度，此外，安靜 的室內(nèi)環(huán)境顯得越來越重要，因此，對于一個設(shè)計師而言，除了根據(jù)建筑物 的冷熱負(fù)荷曲線來確定空調(diào)冷量之外，還必須充分考慮空調(diào)機(jī)組的不同特 點、使用場合、業(yè)主的長遠(yuǎn)利益等。因此，我們在向業(yè)主推薦VRV系統(tǒng)前，我們不妨討論一下VRV系統(tǒng) 及水源熱泵兩種系統(tǒng)。名詞解釋：水源熱泵 地源熱泵是一種利用地下淺層地?zé)豳Y源（也稱地能，包括地下水、土壤或地 表水等）的既可供熱又可制冷的空調(diào)系統(tǒng)。中使用地下水中地能的稱為水 源熱泵。但由于受水文地質(zhì)等條件的限制水源熱泵的應(yīng)用遠(yuǎn)不及空氣源熱 泵。Healing + Lsp

2、 water wEebtjBuilriinqAir%】皿叩* LBuilriinqAir%】皿叩* L 0UEEEHHsi pump水麒歪衲巨幅冰源蟀）示意爵VRV系統(tǒng)一種智能型的變頻一拖多中央空調(diào)系統(tǒng)，室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)由冷媒W同管連接, 單個系統(tǒng)支持高達(dá)48HP的高容量系統(tǒng)，由日本最大的空調(diào)廠家大全工業(yè)株 式會社最先開發(fā)制造。排氣經(jīng)調(diào)節(jié)后的空氣排氣經(jīng)調(diào)節(jié)后的空氣VRV系統(tǒng)示意圖1.系統(tǒng)構(gòu)成：1-1水源熱泵系統(tǒng)：水源熱泵供暖空調(diào)系統(tǒng)主要分三部分：室外地能換熱系統(tǒng)、水源熱泵機(jī)組和室內(nèi)采暖 空調(diào)末端系統(tǒng)。其中水源熱泵機(jī)主要有兩種形式：水-水式或水-空氣式。三個系統(tǒng)之間靠 水或空氣換熱介質(zhì)進(jìn)行熱量的傳

3、遞，水源熱泵與地能之間換熱介質(zhì)為水，與建筑物采暖空 調(diào)末端換熱介質(zhì)可以是水或空氣。2 VRV 系統(tǒng)：系統(tǒng)由室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)組成；室外機(jī)和室內(nèi)機(jī)之間由細(xì)小的冷媒銅管連接；制熱和制冷 只由一臺室外機(jī)完成；每臺室內(nèi)機(jī)都有單獨的遙控器進(jìn)行完善的操作和控制。2.系統(tǒng)優(yōu)點：2-1水源熱泵系統(tǒng)：1）節(jié)能性：由于較深的地層中在未受干擾的情況下常年保持恒定的溫度，遠(yuǎn)高于冬季的室外溫度， 又低于夏季的室外溫度，因此地源熱泵可克服空氣源熱泵的技術(shù)障礙，但存在其他方面的不 足（詳見后3-1水源熱泵局限性）。此外，冬季通過熱泵把大地中的熱量升高溫度后對建筑供熱，同時使大地中的溫度降低， 即蓄存了冷量，可供夏季使用；夏季通

4、過熱泵把建筑物中的熱量傳輸給大地，對建筑物降溫， 同時在大地中蓄存熱量以供冬季使用。這樣在地源熱泵系統(tǒng)中大地起到了蓄能器的作用，但 存在冷熱不均衡和井容易老化的問題。2）一機(jī)多用，應(yīng)用范圍廣：水源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào)、提供生活用熱水。2 VRV 系統(tǒng)：1）節(jié)能性大金VRV空調(diào)系統(tǒng)是一種超級節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)，VRV系統(tǒng)室外機(jī)采用變頻控制，室外機(jī)的 輸出可根據(jù)室內(nèi)負(fù)荷的大小自動調(diào)節(jié)，而且大金VRV空調(diào)在部分負(fù)荷時的能耗比（COP值）相 當(dāng)高；而大型冷水機(jī)組只能通過有限的卸載來進(jìn)行能量調(diào)節(jié)，尤其在低負(fù)荷時的運行能耗相對 較大。從節(jié)能的角度來看，VRV系統(tǒng)是世界上最節(jié)能的一種商用空調(diào)，這源于VRV系統(tǒng)的

5、變 頻和微積分控制技術(shù)，一般認(rèn)為，空調(diào)系統(tǒng)大部分時間運行在30-70%負(fù)荷之間，在這個范圍 之內(nèi)，VRV系統(tǒng)的COP值是最高的，所謂COP值即制冷量與耗能的比值，換句話說：COP 值越高，機(jī)組越節(jié)能，耗能越少，因此，就全年的運行來說，VRV是世界上相對最節(jié)能的空 調(diào)系統(tǒng)。水源熱泵機(jī)組并不具有這些特性，此外還必須配備冷卻水泵和水塔等輔助設(shè)施，這部分 的耗能占整個系統(tǒng)的百分比是很大的。水塔與室內(nèi)機(jī)的高低差越大，耗能越明顯。大金VRV相對于水源熱泵 機(jī)組節(jié)能的三大原因：傳輸冷量（熱量）時的能量損耗大金VRV空調(diào)系統(tǒng)采用冷媒直接蒸發(fā)制冷的方式，冷量和熱量傳遞到室內(nèi)只有一次熱交 換；而水源熱泵系統(tǒng)能量的

6、傳遞方式為兩次熱交換，在傳遞同樣冷量或熱量時，能量的不必 要損耗大很多。下表為每傳輸10萬kcal/h冷量時VRV和水系統(tǒng)兩種系統(tǒng)的能量不必要損耗比較:空調(diào)系統(tǒng)名稱VWV （變水流量系統(tǒng)）VRF （變冷媒流量系統(tǒng)）典型空調(diào)類型風(fēng)冷熱泵機(jī)組、水冷冷水機(jī) 組、水源熱泵機(jī)組等大金VRV變頻空調(diào)系統(tǒng)能量損耗4.7kW2.5kW能量調(diào)節(jié)方式大金VRV空調(diào)系統(tǒng)采用變頻控制的方式，室外機(jī)的能量輸出根據(jù)室內(nèi)負(fù)荷的變化自動調(diào) 節(jié)，既室內(nèi)需要多少冷量，室外機(jī)就輸出多少冷量這一最智能化的控制。即使只有一臺室內(nèi) 機(jī)在運轉(zhuǎn)，室外機(jī)也能正常運轉(zhuǎn)，且耗電量就是這一臺室內(nèi)機(jī)所耗的電。一般中央空調(diào)系統(tǒng)一般采用能量卸載的方式進(jìn)行

7、能量調(diào)節(jié)。一般調(diào)節(jié)級數(shù)只有35級， 調(diào)節(jié)性能較差。尤其是在只有部分室內(nèi)機(jī)在運行時，室外機(jī)也是按照額定容量在輸出，能量 的不必要損耗極大(這也是很多辦公大樓休息天和加班期間沒有空調(diào)可用一個直接原因。水 源熱泵系統(tǒng)一般采用冷水系統(tǒng)或用將冷水送至空氣處理單元來傳輸冷熱量。對這方面問題的 解決也沒有大金VRV系統(tǒng)做的好。C. COP值比較空調(diào)系統(tǒng)在實際運行過程中，滿負(fù)荷運行的時間很短，一般只占全年運行時間的13%， 其余時間都是在部分負(fù)荷下運行的，而其中又有70%的運行時間是在30%70%這個部分負(fù)荷 段之間。因此衡量一個空調(diào)產(chǎn)品節(jié)能性的好壞，其部分負(fù)荷的COP值是一個至關(guān)重要的因素。 大金VRV的部

8、分負(fù)荷COP值極高。獨立開關(guān)，便于加班大金VRV可以全天候24小時運行，無論室內(nèi)負(fù)荷的多少，室外機(jī)都能夠開啟運行，而 且所耗的電量非常低，非常適合于需要加班工作的辦公樓使用；大金VRV所有室內(nèi)機(jī)都可以 進(jìn)行獨立的開關(guān)操作，而無需開啟室外機(jī)。傳統(tǒng)的冷水機(jī)組如果負(fù)荷低于20%則無法正常開啟，在高于20%而低于100%負(fù)荷的情況 下，機(jī)組偏離最佳運行工況，運行效率非常低。而且，采用采用普通的全水系統(tǒng)和風(fēng)系統(tǒng)的水源熱泵系統(tǒng)的大樓如果有部分房間需要加班，整個系統(tǒng)都必須開啟(冷水機(jī)組和水泵)，耗電量很大，因此加班費用高昂。如果采 用大金VRV系統(tǒng)，只有和加班房間相連的室外機(jī)需要開啟，且由于大金VRV系統(tǒng)在

9、部分負(fù) 荷時的COP值很高，所以耗電量很小，加班費用低廉。舒適的空調(diào)環(huán)境大金VRV可以根據(jù)客戶自己的個人需求獨立操作室內(nèi)機(jī)，調(diào)出最適合自己的房間溫度；大金VRV室內(nèi)機(jī)的溫度精度可以控制在正負(fù)0.5攝氏度這一極其精確的溫度范圍；而 采用普通的全水系統(tǒng)和風(fēng)系統(tǒng)的水源熱泵系統(tǒng)室內(nèi)控制精度差，只能控制在正負(fù)24攝氏度 范圍內(nèi)。大金VRV室內(nèi)外機(jī)噪音極低：普通嵌入式四面出風(fēng)型室內(nèi)機(jī)噪音一般只有30dB(A)左 右，風(fēng)管連接B型室內(nèi)機(jī)更是只有23dB(A)，是行業(yè)界噪音最低的空調(diào)產(chǎn)品；室外機(jī)的噪音 如 10HpVRV亦只有 57dB(A)。而傳統(tǒng)冷水機(jī)組的室外機(jī)噪音一般都在80dB(A)左右；室內(nèi)機(jī)如風(fēng)機(jī)

10、盤管噪音也都在 40dB(A)以上。大金VRV空調(diào)是一種以人為本，舒適安靜的空調(diào)系統(tǒng)。大金VRV空調(diào)無論在夏季還是在冬季都能提供充足的制冷制熱量，尤其是在夏季高溫和冬 季低溫的情況，大金VRV的制冷制熱能力非常強(qiáng)大。維修保養(yǎng)更加方便A. 維修保養(yǎng)VRV機(jī)組故障率極低。即使在故障情況下，VRV系統(tǒng)的自我診斷功能和維修檢查器能給 予高效支持。水源熱泵只能以傳統(tǒng)的”拆卸-換配件-重裝”的步驟進(jìn)行，費時費力，此外，水源 熱泵機(jī)組如采用吊頂式，機(jī)組全部在天花內(nèi)，維修空間狹小，還要受到諸如裝潢、房間用途 的限制，正是：把麻煩帶到家里，由于空調(diào)使用高峰期也是空調(diào)故障高峰期，因此，VRV系 統(tǒng)更能提供顧客以優(yōu)

11、質(zhì)的服務(wù)。自我診斷功能當(dāng)發(fā)生故障運轉(zhuǎn)停機(jī)時，室內(nèi)機(jī)遙控器的液晶顯示屏?xí)@示故障代碼，通過查看故障代碼 表可以得到諸如故障位置、故障內(nèi)容等信息，確保能夠迅速地清除故障。 維修檢查器通過VRV系統(tǒng)的維修檢查器，維修人員可以得到空調(diào)系統(tǒng)前24小時的運行數(shù)據(jù),并可以 此判斷空調(diào)系統(tǒng)的運行和使用狀況，發(fā)生故障情況時確定最佳維修方式。大金VRV系統(tǒng)的室內(nèi)機(jī)遙控器功能強(qiáng)大，在維修保養(yǎng)方面，大金VRV室內(nèi)機(jī)遙控器、 集中遙控器及I-manager系統(tǒng)上具有55種故障代碼的顯示，一旦機(jī)組發(fā)生故障，在遙控器或 I-manager上會顯示相應(yīng)的故障代碼，使維修和保養(yǎng)帶來了極大的好處。B.運行保養(yǎng)人工VRV機(jī)組無須專

12、職運行維護(hù)工作人員，操作通過遙控器在室內(nèi)進(jìn)行，而水源熱泵則需要 專職運行維護(hù)人員。清洗VRV機(jī)組無須進(jìn)行定期清洗，而水源熱泵由于水對管道的腐蝕必須定期對系統(tǒng)進(jìn)行清 洗，一般每年至少清洗一次。維修費用VRV機(jī)組故障率極低，即使發(fā)生故障也能得到有效支持，而水源熱泵運行設(shè)備多，運行 一段時間后需大修，其費用數(shù)萬元不等，此外，運行過程中會出現(xiàn)各種大小故障，保修期過 后需交納一定費用，增加機(jī)組的維護(hù)費用。大金VRV系統(tǒng)由于是一種組合式的分散型中央空調(diào)機(jī)組，對于日后空調(diào)器的追加非常 方便。采用普通的全水系統(tǒng)和風(fēng)系統(tǒng)的水源熱泵系統(tǒng)一般無法進(jìn)行追加，即使可以追加也非常困 難。大金VRV系統(tǒng)室內(nèi)外機(jī)之間用冷媒銅

13、管連接，管道的保養(yǎng)費用為零，室內(nèi)機(jī)的日常保 養(yǎng)費用也很低；采用普通的全水系統(tǒng)和風(fēng)系統(tǒng)的水源熱泵系統(tǒng)采用水管和風(fēng)管連接，由于水質(zhì)的問題，水 管結(jié)垢嚴(yán)重，如不定期清洗，系統(tǒng)制冷制熱能力會日益下降，而這部分的維修保養(yǎng)費用相當(dāng) 高；而且傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)盤管室內(nèi)機(jī)的日常保養(yǎng)費用也很高。VRV空調(diào)的年維修費用非常低，日常的空調(diào)維護(hù)只有定期檢查重要元器件和室內(nèi)機(jī)的 過濾網(wǎng)清洗工作，相對于中央空調(diào)冷水機(jī)組，年維修費用只有30%都不到。5）智能化程度大金VRV系統(tǒng)不僅可以提供功能強(qiáng)大的有線和無線遙控器，還有多種集中控制器供業(yè)主選 擇，集中控制器的種類有：集中遙控器，可以對多達(dá)64組，128臺室內(nèi)機(jī)進(jìn)行集中的控制； 日

14、程定時器，可以對64組，128臺室內(nèi)機(jī)進(jìn)行一個星期，并且每天8次的日程預(yù)設(shè)定；統(tǒng)一 開關(guān)控制器，可以對16組室內(nèi)機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一的開關(guān)控制。而且大金公司還為業(yè)主提供可以控制大金 VRV空調(diào)的樓宇自控系統(tǒng)I-manager系統(tǒng)和 I-controller系統(tǒng)。前者最大可以控制和監(jiān)視多達(dá)1024臺室內(nèi)機(jī)，后者可以控制和監(jiān)視最大64 臺室內(nèi)機(jī)。這兩種大金VRV空調(diào)樓宇自控系統(tǒng)價格非常低。具體功能介紹請詳見“大金 I-manager 和 I-controller”產(chǎn)品介紹。而采用普通的全水系統(tǒng)和風(fēng)系統(tǒng)的水源熱泵系統(tǒng)智能化程度相當(dāng)?shù)?，不僅每天需要專人操 作室外主機(jī)，而且如果要接入樓宇自控系統(tǒng)的話，系統(tǒng)配置和安

15、裝非常困難，且造價非常昂 貴6）管道井要求大金VRV采用冷媒銅管連接內(nèi)外機(jī)，只需要很細(xì)小的管道井就可以走冷媒管，對管道井的 要求只有傳統(tǒng)冷水機(jī)組的三分之一。新一代VRV-II產(chǎn)品對管道井的要求更低，只有原來機(jī)型 的44%，也就是說只有傳統(tǒng)冷水機(jī)組的六分之一。7）節(jié)約吊頂空間，冷凝水不會滴漏大金VRV變頻中央空調(diào)系統(tǒng)是冷媒直接在管道內(nèi)蒸發(fā)，冷媒管很細(xì)且安裝時沒有坡度要求; 而且VRV嵌入式室內(nèi)機(jī)很薄，一般都只有200300mm左右，安裝時可以大大節(jié)約吊頂空間， 增加房間的凈層高。如果在建筑設(shè)計的初期就將大金VRV設(shè)計進(jìn)去，可以大大節(jié)約每層的層 高，在同樣高度的情況下，增加樓層，大大減少建筑投資。

16、而采用普通的全水系統(tǒng)和風(fēng)系統(tǒng)的水源熱泵系統(tǒng)走大型的風(fēng)管和水管，而且風(fēng)機(jī)盤管等末 端非常厚，一般都在400mm以上。另外大金VRV大多數(shù)室內(nèi)機(jī)都帶有冷凝水提升泵，冷凝水可以強(qiáng)制提升5001000mm，避 免冷凝水回流，這樣就可以有效地避免夏季冷凝水滲漏，破壞室內(nèi)裝潢。8）室內(nèi)機(jī)種類多，造型美觀大金VRV有11種室內(nèi)機(jī)72種規(guī)格，可以滿足各種不同室內(nèi)裝潢的需要；相反，風(fēng)機(jī)盤管的種類非常少。9）運行壽命長，冬季無防凍運行問題大金VRV變頻中央空調(diào)系統(tǒng)無大故障運行時間可達(dá)15年以上，壽命達(dá)20年以上。而對水源熱泵系統(tǒng)來講進(jìn)口機(jī)組壽命可達(dá)15年左右，但是水系統(tǒng)末端設(shè)備（風(fēng)機(jī)盤管、水 管等）一般只有58年

17、。大金VRV變頻中央空調(diào)系統(tǒng)冬季無防凍運行問題，而水源熱泵系統(tǒng)到了冬季水泵必須24 小時運行，否則會凍壞水管及設(shè)備，浪費大量能源。系統(tǒng)局限性：1水源熱泵系統(tǒng)：水源熱泵作為一種新型的制冷供暖方式，從技術(shù)的角度，尤其是熱泵機(jī)組的角度上看應(yīng) 當(dāng)是相當(dāng)成熟、沒有問題的。但考慮到中國的國情，以及將水源熱泵制冷供暖作為一個整體 的系統(tǒng)來推廣應(yīng)用時，還是存在一些問題：1）地下水問題：地下水源熱泵系統(tǒng)的熱源是從水井或廢棄的礦井中抽取的地下水。經(jīng)過換熱的地下水可 以排入地表水系統(tǒng)，但對于較大的應(yīng)用項目通常要求通過回灌井把地下水回灌到原來的地下 水層。最近幾年地下水源熱泵系統(tǒng)在我國得到了一定程度的發(fā)展。但是，應(yīng)用

18、這種地下水熱 泵系統(tǒng)也受到許多限制。首先，這種系統(tǒng)需要有豐富和穩(wěn)定的地下水資源作為先決條件。因此在決定采用地下水 熱泵系統(tǒng)之前，一定要做詳細(xì)的水文地質(zhì)調(diào)查，并先打勘測井，以獲取地下溫度、地下水深 度、水質(zhì)和出水量等數(shù)據(jù)。地下水熱泵系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性與地下水層的深度有很大的關(guān)系。如果 地下水位較低，不僅成井的費用增加，運行中水泵的耗電將大大降低系統(tǒng)的效率。而探測開 采的技術(shù)的提高和費用的降低，會推動水源熱泵機(jī)組的更好應(yīng)用。其次，水源熱泵若利用地下水，必須考慮水源的回灌，對于回灌技術(shù)，必須結(jié)合當(dāng)?shù)氐?地質(zhì)情況來考慮，來考慮回灌技術(shù)方式。我們對不同地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)了解的還不多，這也制 約了水源熱泵機(jī)組的推廣

19、使用。雖然理論上抽取的地下水將回灌到地下水層，但目前國內(nèi)地 下水回灌技術(shù)還不成熟，在很多地質(zhì)條件下回灌的速度大大低于抽水的速度，從地下抽出來 的水經(jīng)過換熱器后很難再被全部回灌到含水層內(nèi)，造成地下水資源的流失。另外，根據(jù)目前的技術(shù)，地下水污染難免。原因是地下水氧化。地下水回灌時的回?fù)P和 真空回灌過程，都會帶入空氣引起地下水的地質(zhì)化學(xué)和地質(zhì)生物過程的變化，這種影響輕則 造成井的堵塞，重則造成地下含水層水質(zhì)污污。另外現(xiàn)有的工藝都沒有考驗管道和設(shè)備與地 下水的相互作用。過去我們在冬灌夏用時，造成嚴(yán)重的地下水污染。若管理不嚴(yán)，后果更加 嚴(yán)重。在現(xiàn)在技術(shù)和管理沿未過關(guān)時，不宜大規(guī)模推廣。所以，一些專家認(rèn)為

20、水源熱泵雖然不改變水的化學(xué)成份，但通過熱交換已經(jīng)改變的水的溫 度被改變的水再次送到地下，會對地含水層的物理構(gòu)形成破壞，所以對于我國北方來說水源熱 泵并不適合只適用于南方地下水資源充足的地方。2002年在珠海舉行的暖通協(xié)會的年會上，以湖南大學(xué)的著名學(xué)者蘭平教授為首的專家們 大聲疾呼：考慮到水源熱泵技術(shù)目前還不成熟，對水資源容易造成污染，請慎重考慮使用水 源熱泵系統(tǒng)。我國目前為了保護(hù)有限的水資源，制訂了中華人民共和國水法各個城市也紛紛制訂 了自己的城市用水管理條理。這些政策均強(qiáng)調(diào)用水審批，用水收費。而審批的標(biāo)準(zhǔn)中對類 似水源熱泵技術(shù)的要求沒有規(guī)定，所以水源熱泵很容易被用水指標(biāo)所限制。即使通過了用水

21、 審批，由于有些地方將水源的抽取和排放兩次受費，受費的標(biāo)準(zhǔn)全國又不統(tǒng)一，所以結(jié)果可 能導(dǎo)致水費偏高，使得水源熱泵的運行節(jié)能費用不足增加的水費，水源熱泵的經(jīng)濟(jì)性變差。所以水源熱泵的推廣需要政府從可持續(xù)發(fā)展的角度，綜合能源環(huán)保和資源各個方面的考 慮，調(diào)整水源熱泵水源使用的政策，需重新確定水源如何管理和收費，才能促使其大規(guī)模的 發(fā)展。水資源是當(dāng)前最緊缺、最寶貴的資源，任何對水資源的浪費或污染都是絕對不可允許的。 國外由于對環(huán)保和使用地下水的規(guī)定和立法越來越嚴(yán)格，地下水熱泵的應(yīng)用已逐漸減少。2）整體系統(tǒng)的設(shè)計：水源熱泵系統(tǒng)的節(jié)能作為一個系統(tǒng)，必須從各個方面考慮，如果水源熱泵機(jī)組可以做到 利用較小的水流量提供更多的能量，但系統(tǒng)設(shè)計對水泵等耗能設(shè)備選型不當(dāng)或控制不當(dāng)，也 會降低系統(tǒng)的節(jié)能效果。同樣，若機(jī)組提供了高的水溫，但設(shè)計的空調(diào)系統(tǒng)的末端未加以相 應(yīng)的考慮，也可能會使整個系統(tǒng)的效果變差，或者使得整個系統(tǒng)的初投資增加。另外，在目前的水源熱泵領(lǐng)域，地質(zhì)勘探、打井和供熱空調(diào)是由不同的廠家完成的，彼 此地配合往往容易出問題。我國也缺乏