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)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。其中可以利用的水體,包括地下水或河流、地表的部分的河流和湖泊以及海洋。
水源熱泵的原理是利用地球表面淺層水源,來對太陽能和地?zé)崮苓M(jìn)行吸收,從而就形成了低溫低位熱能資源,采用熱泵的原理,通過少量的高位電能輸入,從而使得低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移得以實(shí)現(xiàn),這種技術(shù)就是水源熱泵技術(shù)。下面為大家介紹一下水源熱泵的工作原理。
一、在制冷模式的情況下
在這種情況下的時候,高溫高壓的制冷劑氣體會從壓縮機(jī)出來進(jìn)入到冷凝器中,高溫高壓液體會在制冷劑向冷卻水(地下水)中放出熱量的時候而形成,冷卻水水溫也會隨之而升高,然后,低壓制冷劑蒸汽又進(jìn)入到壓縮機(jī)中,壓縮成了高溫高壓氣體,就這樣不斷循環(huán),在蒸發(fā)器中獲得冷凍水。
二、在制熱模式的情況下
在這種情況下的時候,同樣高溫高壓的制冷劑氣體會從壓縮機(jī)出來進(jìn)入冷凝器,高壓液體會在制冷劑向供熱水(建筑供暖用水)中放出熱量的時候而形成,供熱水水溫也會隨著升高,然后,制冷劑會經(jīng)過膨脹閥,膨脹成低溫低壓液體,進(jìn)入蒸發(fā)器,吸收低溫?zé)嵩此ǖ叵滤┲械臒崃?,蒸發(fā)成低壓蒸汽,低溫?zé)嵩此疁鼐蜁档?。低壓制冷劑蒸汽又進(jìn)入壓縮機(jī)壓縮成高溫高壓氣體,如此循環(huán)在冷凝器中獲得供熱水。
水源熱泵機(jī)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(jī)組效率提高。
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(jī)組運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定,也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性。不存在空氣源熱泵的冬季除霜等難點(diǎn)問題。
水源熱泵使用的是電能,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CO2溫室氣體的排放。所以節(jié)能的設(shè)備本身的污染就小。當(dāng)然,像任何事物一樣,水源熱泵也不是十全十美的,其應(yīng)用也會受到制約。
受可利用的水源條件限制。水源熱泵理論上可以利用一切的水資源,其實(shí)在實(shí)際工程中,不同的水資源利用的成本差異是相當(dāng)大的。對于從地下抽水回灌的使用,必須考慮到使用地的地質(zhì)的結(jié)構(gòu),確??梢栽诮?jīng)濟(jì)條件下打井找到合適的水源,同時還應(yīng)當(dāng)考慮當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)和土壤的條件,保證用后尾水的回灌可以實(shí)現(xiàn)。
水源熱泵優(yōu)點(diǎn)
1、高效節(jié)能
水源熱泵是目前空調(diào)系統(tǒng)中能效比(COP值)最高的制冷、制熱方式,理論計算可達(dá)到7,實(shí)際運(yùn)行為4~6。
水源熱泵機(jī)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。而夏季水體溫度為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,從而提高機(jī)組運(yùn)行效率。水源熱泵消耗1kW.h的電量,用戶可以得到4.3~5.0kW.h的熱量或5.4~6.2kW.h的冷量。與空氣源熱泵相比,其運(yùn)行效率要高出20~60%,運(yùn)行費(fèi)用僅為普通中央空調(diào)的40~60%。
2、屬可再生能源利用技術(shù)
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)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。其中可以利用的水體,包括地下水或河流、地表的部分的河流和湖泊以及海洋。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)散的相對的均衡。這使得利用儲存于其中的近乎無限的太陽能或地能成為可能。所以說,水源熱泵利用的是清潔的可再生能源的一種技術(shù)。
3、節(jié)水省地
以地表水為冷熱源,向其放出熱量或吸收熱量,不消耗水資源,不會對其造成污染;省去了鍋爐房及附屬煤場、儲油房、冷卻塔等設(shè)施,機(jī)房面積大大小于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng),節(jié)省建筑空間,也有利于建筑的美觀。
4、環(huán)保效益顯著版權(quán)為ehvacr.com
水源熱泵機(jī)組供熱時省去了燃煤、燃?xì)?、然油等鍋爐房系統(tǒng),無燃燒過程,避免了排煙、排污等污染;供冷時省去了冷卻水塔,避免了冷卻塔的噪音、霉菌污染及水耗。所以,水源熱泵機(jī)組運(yùn)行無任何污染,無燃燒、無排煙,不產(chǎn)生廢渣、廢水、廢氣和煙塵,不會產(chǎn)生城市熱島效應(yīng),對環(huán)境非常友好,是理想的綠色環(huán)保產(chǎn)品。
5、一機(jī)多用,應(yīng)用范圍廣
水源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào),還可供生活熱水,一機(jī)多用,一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)。特別是對于同時有供熱和供冷要求的建筑物,水源熱泵有著明顯的優(yōu)點(diǎn)。不僅節(jié)省了大量能源,而且用一套設(shè)備可以同時滿足供熱和供冷的要求,減少了設(shè)備的初投資。其總投資額僅為傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的60%,并且安裝容易,安裝工作量比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)少,安裝工期短,更改安裝也容易。水源熱泵可應(yīng)用于賓館、商場、辦公樓、學(xué)校等建筑,小型的水源熱泵更適合于別墅、住宅小區(qū)的采暖、供冷。
6、運(yùn)行穩(wěn)定可靠,維護(hù)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,水體溫度較恒定的特性,使得熱泵機(jī)組運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定,也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性;采用全電腦控制,自動程度高。由于系統(tǒng)簡單、機(jī)組部件少,運(yùn)行穩(wěn)定,因此維護(hù)費(fèi)用低,使用壽命長。
7、符合國家政策,獲得政策性支持
國家十分重視可再生能源開發(fā)利用工作,《中華人民共和國可再生能源法》已于2006年1月1日起實(shí)施;同時,在《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》中,又把大力發(fā)展和規(guī)模化應(yīng)用新能源和可再生能源作為能源領(lǐng)域的優(yōu)先發(fā)展主題。從國家立法和發(fā)展戰(zhàn)略的高度,對可再生能源的發(fā)展應(yīng)用予以強(qiáng)力推動。暖通空調(diào)在線
日前,國家財政部、建設(shè)部發(fā)文《關(guān)于推進(jìn)可再生能源在建筑中應(yīng)用的實(shí)施意見》以及《可再生能源建筑應(yīng)用專項(xiàng)資金管理暫行辦法》,明確指出"十一五"期間,可再生能源應(yīng)用面積占新建建筑面積比例為25%以上,到2020年,可再生能源應(yīng)用面積占新建建筑面積比例為50%以上,這為我國水源熱泵的發(fā)展提供了良好的環(huán)境和強(qiáng)勁的動力。
水源熱泵的應(yīng)用限制(缺點(diǎn)):
1、可利用的水源條件限制
水源熱泵理論上可以利用一切的水資源,其實(shí)在實(shí)際工程中,不同的水資源利用的成本差異是相當(dāng)大的。所以在不同的地區(qū)是否有合適的水源成為水源熱泵應(yīng)用的一個關(guān)鍵。目前的水源熱泵利用方式中,閉式系統(tǒng)一般成本較高。而開式系統(tǒng),能否尋找到合適的水源就成為使用水源熱泵的限制條件。對開式系統(tǒng),水源要求必須滿足一定的溫度、水量和清潔度。
2、水層的地理結(jié)構(gòu)的限制
對于從地下抽水回灌的使用,必須考慮到使用地的地質(zhì)的結(jié)構(gòu),確??梢栽诮?jīng)濟(jì)條件下打井找到合適的水源,同時還應(yīng)當(dāng)考慮當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)和土壤的條件,保證用后尾水的回灌可以實(shí)現(xiàn)。
3、投資的經(jīng)濟(jì)性由于受到不同地區(qū)、不同用戶及國家能源政策、燃料價格的影響,水源的基本條件的不同;一次性投資及運(yùn)行費(fèi)用會隨著用戶的不同而有所不同。雖然總體來說,水源熱泵的運(yùn)行效率較高、費(fèi)用較低。但與傳統(tǒng)的空調(diào)制冷取暖方式相比,在不同地區(qū)不同需求的條件下,水源熱泵的投資經(jīng)濟(jì)性會有所不同。
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