時間：2013年07月24日 分類：推薦論文 次數(shù)：
摘要：水源熱泵具有節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、運行可靠等特點。水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍正在逐步擴(kuò)展，如何在地?zé)峁┡こ讨欣盟礋岜眉夹g(shù)。把地?zé)嶂苯庸┡蟮牡責(zé)嵛菜疅崃刻岢鰜砑葴p少了熱污染又增加了供暖面積，經(jīng)濟(jì)效益也非常好。
關(guān)鍵詞：地?zé)?水源熱泵,供暖,應(yīng)用
一、概述
眾所周知，在當(dāng)今社會，環(huán)境污染和能源危機(jī)嚴(yán)重地威脅著人類的生存與發(fā)展，如何解決這一問題已成為全人類的頭等課題。在這種背景下，以環(huán)保和節(jié)能為特征的綠色建筑和與之相應(yīng)的空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)運而生。而熱泵系統(tǒng)正是滿足這些要求的中央空調(diào)系統(tǒng)之一。水源熱泵具有節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、運行可靠等特點。目前，國內(nèi)已有多家水源熱泵的專業(yè)生產(chǎn)廠，水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍正在逐步擴(kuò)展。
水源熱泵技術(shù)可利用地球表面淺層水源如地下水、河流和湖泊中吸收的太陽能和地?zé)崮芏纬傻牡蜏氐臀粺崮苜Y源，并采用熱泵原理，即通過少量的高位熱能的輸入，把不能直接利用的低位熱能轉(zhuǎn)化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。另外，地?zé)嶙鰹橐环N清潔能源用于采暖，在我國北方城市發(fā)展迅速。但是地?zé)峁┡笃毡榇嬖谥欧艤囟冗^高的現(xiàn)象，針對這一問題開發(fā)利用高溫或中高溫?zé)岜眉夹g(shù)，既解決了熱污染問題，又增加了供熱面積，可謂一舉兩得。
在國外，水源熱泵技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟;在我國，對于水源熱泵技術(shù)的研究也已經(jīng)起步，尤其近些年水源熱泵技術(shù)在工程中的應(yīng)用已經(jīng)取得了很多的設(shè)計運行經(jīng)驗，而且無論是熱泵機(jī)組還是熱泵技術(shù)都在不斷的改進(jìn)和提高。
二、水源熱泵的特點
水源熱泵基本上克服了空氣源熱泵的缺點，并且具有如下的特點：
(1)屬于可再生能源利用技術(shù)
水源熱泵是具備了利用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)散地相對地均衡。這使得利用儲存于其中地近乎無限地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)。
(2)便于計量和收費
空調(diào)用電負(fù)荷在用戶位置，因此便于空調(diào)的計量與收費。這對于用戶合理使用空調(diào)系統(tǒng)，節(jié)約空調(diào)系統(tǒng)的能耗，公平、公正、公開地攤派空調(diào)運行管理是很有利的。
(3)運行安全可靠
水源熱泵機(jī)組的空調(diào)系統(tǒng)是可以基本保證全年按用戶的需要開啟空調(diào)系統(tǒng)，特別是春秋空調(diào)過渡季節(jié)均能運行，也就相當(dāng)于四管制空調(diào)系統(tǒng)。一般，水源熱泵供、回水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。水體夏季作為空調(diào)的冷源，冬季作為空調(diào)的熱源，水體溫度較恒定的特性，使得熱泵機(jī)組運行更可靠、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問題。
(4)高效節(jié)能
水源熱泵機(jī)組可利用的環(huán)境水體溫度冬季為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)境溫度低，所以制冷的冷凝溫度降低，機(jī)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，利用江河湖水等，供熱制冷空調(diào)的運行費用可降低30-40%。
(5)靈活應(yīng)用
有的建筑物內(nèi)，特別在過渡季節(jié)，部分區(qū)域需要供冷，部分區(qū)域需要供熱，水源熱泵可以同時供冷和供熱，可以實現(xiàn)建筑內(nèi)冷熱量的轉(zhuǎn)移和平衡，從而系統(tǒng)少用能源。
(6)環(huán)境效益顯著
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，消耗的是一次能源，其所產(chǎn)生的污染物和二氧化碳等氣體會對周圍的環(huán)境產(chǎn)生影響。所以節(jié)能實際上也是減少了污染。
三、水源熱泵系統(tǒng)的管路設(shè)計
水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計與施工是一項系統(tǒng)性工作，需要從多方面來分析這一工程的特點。
1、水源熱泵系統(tǒng)管路設(shè)計的特點
水源熱泵的管路設(shè)計相對于空氣源熱泵來說，具有明顯的特點，主要體現(xiàn)在以下幾點：
(1)開、閉式兩種形式的轉(zhuǎn)換
水源熱泵系統(tǒng)通常由開式(夏季)和閉式(冬季)一套管路兩種形式，季節(jié)轉(zhuǎn)換，即開、閉式系統(tǒng)形式的轉(zhuǎn)換。
①夏季利用開式的原因，開式冷卻塔遠(yuǎn)比閉式冷卻塔便宜，如采用板式換熱器，則多了一套水循環(huán)系統(tǒng)。另外，板式換熱器的冷卻水往往達(dá)不到熱泵機(jī)組進(jìn)、出水設(shè)計溫度的要求。但是閉式冷卻塔可以保證水質(zhì)不受污染，所以采用開式冷卻塔時要注意水的除垢問題。
②季節(jié)轉(zhuǎn)換，可通過管路系統(tǒng)中合理設(shè)置的閥門進(jìn)行切換。
(2)管徑的確定
水系統(tǒng)管路各管段管徑的確定，在水力計算中，應(yīng)按夏季工況考慮，(指長江流域等冬冷夏熱地區(qū))因為夏季的水流量遠(yuǎn)大于冬季工況。應(yīng)計算出合理的管徑，這樣即可以避免管材的浪費，又可以使初投資降低，節(jié)約資金。
(3)同程式系統(tǒng)
設(shè)計時，水環(huán)路盡可能地采用同程式系統(tǒng)，這樣初投資費用雖然有所增加，但有利于保持環(huán)路的阻力平衡，這樣空調(diào)系統(tǒng)運行效果更加良好。
2、水源熱泵系統(tǒng)中的構(gòu)件布置
水泵一般布置于輔助設(shè)備(如冷卻塔、鍋爐等)和水源熱泵機(jī)組之間，這樣布置可使機(jī)組的供水管處于水泵的壓水段，而補(bǔ)給水管處于水泵的吸水段。
水源熱泵系統(tǒng)中，水管路系統(tǒng)的設(shè)計與施工非常重要。一般來說，系統(tǒng)配件管路的造價在整個系統(tǒng)總造價中所占比例很大，因此需盡可能合理地布置管道。
四、水源熱泵在地?zé)峁こ讨械膽?yīng)用
1、熱泵設(shè)計選型
某工程供熱面積13.3 萬平米，地板采暖，采暖設(shè)計負(fù)荷5120kW。地?zé)峥商峁崃?745kW,熱泵調(diào)峰熱量3375kW，調(diào)峰設(shè)計負(fù)荷比65%。設(shè)計選用兩臺常溫型熱泵機(jī)組，設(shè)計工況下制熱量分別為1670kW 和1740kW。
2、熱泵調(diào)峰系統(tǒng)設(shè)計
常見的熱泵供熱工程利用水源均為淺井水，淺井水水源溫度穩(wěn)定，水質(zhì)較好，能直接進(jìn)入熱泵系統(tǒng)利用;但該工程的特點是現(xiàn)場有地?zé)峋患壒岷蟮責(zé)嵛菜疁囟容^高，流量大，直接排放不僅會造成一定的熱污染，而且對地?zé)豳Y源的利用率也較低。因此為提高地?zé)崂寐剩撓到y(tǒng)設(shè)計利用地?zé)嵛菜鰹樗礋岜脵C(jī)組的水源，熱泵機(jī)組用于地?zé)峁┡到y(tǒng)調(diào)峰。
地?zé)嵛菜话憔哂懈g性，需加裝換熱器才能與熱泵機(jī)組連接，而且地?zé)嵛菜臏囟群土髁恳矔艿降責(zé)岵膳到y(tǒng)的影響，隨著運行工況而變化。
由廠家進(jìn)行選型設(shè)計，兩臺機(jī)組蒸發(fā)器側(cè)并聯(lián)，冷凝器側(cè)串連，設(shè)計工況下蒸發(fā)器進(jìn)出口溫度18/11℃，冷凝器進(jìn)出口溫度38.7/44/50℃。
3、工程環(huán)保及節(jié)能性
地?zé)嶙鳛橐环N潔凈環(huán)保的新能源，越來越多的應(yīng)用于人們?nèi)粘５纳a(chǎn)、生活中，已經(jīng)成為補(bǔ)充或替代常規(guī)能源(如煤、石油、天然氣等)的優(yōu)良能源形式。充分合理地開發(fā)利用好地?zé)豳Y源，不僅具有社會和環(huán)境效益，更能帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
該工程項目供熱基礎(chǔ)熱源為地?zé)幔{(diào)峰熱源選用水源式熱泵。熱泵機(jī)組通過輸入少量的電能，從低溫?zé)嵩催M(jìn)一步提取熱量供至用戶，能源利用方式環(huán)保無污染，是典型的環(huán)保供熱工程項目。
提高地?zé)崂寐柿硪粋�途徑是降低地?zé)崴欧艤囟龋擁椖考词抢脽岜迷O(shè)備實現(xiàn)了這一目的。熱泵是消耗高品位能源—電能，將低品位熱能轉(zhuǎn)換為較高品位熱能的節(jié)能裝置，高效、節(jié)能、環(huán)保是其突出的優(yōu)點。熱泵用在地?zé)崴嵯到y(tǒng)中，可以從放熱后低溫的地?zé)嵛菜性俅稳幔沟責(zé)嵛菜俅谓禍兀_(dá)到較低的排放溫度，從而充分利用地?zé)豳Y源。
參考文獻(xiàn)：
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