节能的水地源热泵系统技术支持

节能的水地源热泵系统技术支持

系统简介
能源和环保是人类生存和发展的两大主题，是关注的问题。建筑节能是贯彻可持续发展战略的重要组成部分，而建筑能耗以供热采暖和空调能耗为主，降 低供暖空调系统的能耗、节约能源和减少冬季采暖所造成的大气污染是建筑节能的。水/地源热泵系统通过吸收大地的能量，包括土壤、井水、湖泊等天然能 源，冬季从大地吸收热量，夏季向大地释放热量，再由热泵机组向建筑物供冷供热，该系统和常规的供热空调系统相比大约节能50％，是一种利用可再生能源的高 效节能、的新型空调系统，可广泛应用于商业楼宇、公共建筑、住宅公寓、学校和医院等建筑物。
 水/地源热泵系统根据源侧分为以下三类：
 • 水环式系统是使用共用管路中循环流动的水作为冷（热）源的系统。在此类系统中，通常采用冷却塔作为系统的冷源而将锅炉（包括燃气、燃油或电锅炉）作为热源。

• 地下水式系统是使用从水井、湖泊或河流中抽取得水作为冷（热）源的系统。此系统根据水源的不同又可分为地下水系统（水井）和地表水系统（湖泊、河流甚至海洋等）。地下水系统通常采用开式环路，而地表水系统出于水源品质的考虑可分别采用开式或闭式环路。

• 地下环路式系统是使用地下盘管中循环流动的水作为冷（热）源的系统。根据地下盘管的埋管方式，系统可分为水平式和竖直式两种。

系统优点
环保效益显著
地源热泵是利用了地表水、地下水或土壤作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。供热时省去了燃煤、燃气、燃油等锅炉房系统，没有燃烧 过程，避免了排烟污染；供冷时省去了冷却水塔，避免了冷却塔的噪音及霉菌污染。不产生任何废渣、废水、废气和烟尘，使环境更优美。南通市新城住宅小区采用 污水源热泵系统，选用了3台CVHG离心式冷水机组，利用城市污水处理厂提供的二级排放水向小区集中提供空调冷/热水和生活热水。
 节能
水源热泵机组可利用的水体温度冬季通常为12-22°C，水体温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。而夏 季水体温度通常为18-35°C，水体温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率提高。在过渡季节，空 调系统中各机组同时供冷和供暖的情况下，节能效果更加明显。作为综合性商用楼宇的北京市大康国际鞋城选用地下水式系统， 共选用3台CVHG离心式冷水机组。
 
运行稳定可靠
水体的温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动，是很好的热泵热源和空调冷源。水体温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也了系统的性和经济性。此外，不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。
 一机多用，应用范围广
如选用分散式系统，即可两管制系统实现四管制系统功能，可同时满足各区域单制冷/制热需求。如上海市新金山国际幼稚园的地源热泵系统，在六幢教学楼、一幢行政楼和一幢艺术楼选用了239台GESA机组，各空调区域可立控制对应的空调机组以满足不同的使用需求。
 维护工作少，使用寿命长
水源热泵机组由于工况稳定，所以可以设计简单的系统，部件较少，机组运行简单可靠，维护费用低；在分散式系统中即使单个机组发生故障，也不影响整个系统的正常运行；自动控制程度高，使用寿命长可达到15年以上。
 节省机房空间，建筑外部美观
系统如采用中小冷量的水源热泵机组，可节省冷冻机房空间，提供建筑空间的利用率；系统无室外机组，能保持建筑物的外观整洁。
 单控制和计费
选用分散式系统，各空调区域可根据实际需要实现制冷或制热，满足立控制的要求；单户单表，每个用户可将自身的电表系统和空调系统连 接，单计费。大楼管理人员、物业部门、业主再也无须为空调费用的结算发愁，真正实现公正、公平。作为中国单体建筑面积大室内纺织品市场项目的广州 国际轻纺城，共选用近5000台不同类型的水源热泵机组，每一商铺都对应一套立的空调设备，便于物业管理。
技术关键
可利用的水源条件限制
水源热泵理论上可以利用一切的水资源，其实在实际工程中，不同的水资源利用的成本差异是相当大的。所以在不同的地区是否有合适的水源成 为水源热泵应用的一个关键。目前的水源热泵利用方式中，闭式系统一般成本较高。而开式系统，能否寻找到合适的水源就成为使用水源热泵的限制条件。对开式系 统，水源要求满足一定的温度、水量和清洁度。
 水层的地理结构的限制
对于从地下抽水回灌的使用，考虑到使用地的地质的结构，确保可以在经济条件下打井找到合适的水源，同时还应当考虑当地的地质和土壤的条件，使用后水的回灌可以实现。
 投资的经济性
由于受到不同地区、不同用户及国家能源政策、燃料价格的影响，水源的基本条件的不同；一次性投资及运行费用会随着应用场所的不同而有所 不同。虽然总体来说，水源热泵的运行效率较高、费用较低。但与传统的空调制冷取暖方式相比，在不同地区不同需求的条件下，水源热泵投资经济性会有所不同。
  水源热泵机组按照结构型式主要分为整体式水风机组、分体式水风机组和水水热泵机组三大类别。水源热泵系统可根据各区域的使用功能选择不同形式的机组。
整体式水风机组：
适用于对室内层高、噪音要求不高的区域，机组安装简单，只需水管、风管、电源线和控制线的连接；
 分体式水风机组：
适用于对室内层高、噪音要求高的区域，除了连接水管、风管、电源线和控制线之外，还需要进行室内机和室外机之间的冷媒管连接；
 水水热泵机组：
适用于对室内层高、噪音要求高的区域，机组可配合风机盘管和/或空调箱使用。小型水水热泵机组适合公寓和别墅类型的项目；而大型水水热泵机组则可满足大中型空调区域的使用需求。
 按系统冷（热）源类型和应用的不同，可分为水环式机组、地下水式机组和地下环路式机组。使用在共用管路循环流动的水为冷（热）源的机组 为水环式机组；使用从水井、湖泊或河流中抽取的水为冷（热）源的机组为地下水式机组；使用在地下盘管中循环流动的水为冷（热）源的机组为地下环路式机组。不同类型的机组需满足系统设计的工况需求，机组通常工作的冷（热）源温度范围见下表：
组形式 制冷 制热
水环式机组 20 ~ 40°C 15 ~ 30°C
地下水式机组 10 ~ 25°C 10 ~ 25°C
地下环路机组 10 ~ 40°C -5 ~ 25°C

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