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,進行能量轉換的供暖空調係統。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麵淺層水源,來對太陽能和地熱能進行吸收,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移得以實現,這種技術就是水源熱泵技術。下麵為大家介紹一下水源熱泵的工作原理。
一、在製冷模式的情況下
在這種情況下的時候,高溫高壓的製冷劑氣體會從壓縮機出來進入到冷凝器中,高溫高壓液體會在製冷劑向冷卻水(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,然後,低壓製冷劑蒸汽又進入到壓縮機中,壓縮成了高溫高壓氣體,就這樣不斷循環,在蒸發器中獲得冷凍水。
二、在製熱模式的情況下
在這種情況下的時候,同樣高溫高壓的製冷劑氣體會從壓縮機出來進入冷凝器,高壓液體會在製冷劑向供熱水(建築供暖用水)中放出熱量的時候而形成,供熱水水溫也會隨著升高,然後,製冷劑會經過膨脹閥,膨脹成低溫低壓液體,進入蒸發器,吸收低溫熱源水(地下水)中的熱量,蒸發成低壓蒸汽,低溫熱源水水溫就會降低。低壓製冷劑蒸汽又進入壓縮機壓縮成高溫高壓氣體,如此循環在冷凝器中獲得供熱水。
水源熱泵機組可利用的水體溫度冬季為12~22℃,水體溫度比環境空氣溫度高,所以熱泵循環的蒸發溫度提高,能效比也提高。而夏季水體為18~35℃,水體溫度比環境空氣溫度低,所以製冷的冷凝溫度降低,使得冷卻效果好於風冷式和冷卻塔式,機組效率提高。
水體的溫度一年四季相對穩定,其波動的範圍遠遠小於空氣的變動。是很好的熱泵熱源和空調冷源,水體溫度較恒定的特性,使得熱泵機組運行更可靠、穩定,也保證了係統的高效性和經濟性。不存在空氣源熱泵的冬季除霜等難點問題。
水源熱泵使用的是電能,電能本身為一種清潔的能源,但在發電時,消耗一次能源並導致汙染物和CO2溫室氣體的排放。所以節能的設備本身的汙染就小。當然,像任何事物一樣,水源熱泵也不是十全十美的,其應用也會受到製約。
受可利用的水源條件限製。水源熱泵理論上可以利用一切的水資源,其實在實際工程中,不同的水資源利用的成本差異是相當大的。對於從地下抽水回灌的使用,必須考慮到使用地的地質的結構,確保可以在經濟條件下打井找到合適的水源,同時還應當考慮當地的地質和土壤的條件,保證用後尾水的回灌可以實現。
水源熱泵優點
1、高效節能
水源熱泵是目前空調係統中能效比(COP值)最高的製冷、製熱方式,理論計算可達到7,實際運行為4~6。
水源熱泵機組可利用的水體溫度冬季為12~22℃,水體溫度比環境空氣溫度高,所以熱泵循環的蒸發溫度提高,能效比也提高。而夏季水體溫度為18~35℃,水體溫度比環境空氣溫度低,所以製冷的冷凝溫度降低,使得冷卻效果好於風冷式和冷卻塔式,從而提高機組運行效率。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,其運行效率要高出20~60%,運行費用僅為普通中央空調的40~60%。
2、屬可再生能源利用技術
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,進行能量轉換的供暖空調係統。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能量平衡係統,地表的土壤和水體自然地保持能量接受和發散的相對的均衡。這使得利用儲存於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。
3、節水省地
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,不會對其造成汙染;省去了鍋爐房及附屬煤場、儲油房、冷卻塔等設施,機房麵積大大小於常規空調係統,節省建築空間,也有利於建築的美觀。
4、環保效益顯著版權為ehvacr.com
水源熱泵機組供熱時省去了燃煤、燃氣、然油等鍋爐房係統,無燃燒過程,避免了排煙、排汙等汙染;供冷時省去了冷卻水塔,避免了冷卻塔的噪音、黴菌汙染及水耗。所以,水源熱泵機組運行無任何汙染,無燃燒、無排煙,不產生廢渣、廢水、廢氣和煙塵,不會產生城市熱島效應,對環境非常友好,是理想的綠色環保產品。
5、一機多用,應用範圍廣
水源熱泵係統可供暖、空調,還可供生活熱水,一機多用,一套係統可以替換原來的鍋爐加空調的兩套裝置或係統。特別是對於同時有供熱和供冷要求的建築物,水源熱泵有著明顯的優點。不僅節省了大量能源,而且用一套設備可以同時滿足供熱和供冷的要求,減少了設備的初投資。其總投資額僅為傳統空調係統的60%,並且安裝容易,安裝工作量比傳統空調係統少,安裝工期短,更改安裝也容易。水源熱泵可應用於賓館、商場、辦公樓、學校等建築,小型的水源熱泵更適合於別墅、住宅小區的采暖、供冷。
6、運行穩定可靠,維護方便
水體的溫度一年四季相對穩定,其波動的範圍遠遠小於空氣的變動,水體溫度較恒定的特性,使得熱泵機組運行更可靠、穩定,也保證了係統的高效性和經濟性;采用全電腦控製,自動程度高。由於係統簡單、機組部件少,運行穩定,因此維護費用低,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利用工作,《中華人民共和國可再生能源法》已於2006年1月1日起實施;同時,在《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》中,又把大力發展和規模化應用新能源和可再生能源作為能源領域的優先發展主題。從國家立法和發展戰略的高度,對可再生能源的發展應用予以強力推動。暖通空調在線
日前,國家財政部、建設部發文《關於推進可再生能源在建築中應用的實施意見》以及《可再生能源建築應用專項資金管理暫行辦法》,明確指出"十一五"期間,可再生能源應用麵積占新建建築麵積比例為25%以上,到2020年,可再生能源應用麵積占新建建築麵積比例為50%以上,這為我國水源熱泵的發展提供了良好的環境和強勁的動力。
水源熱泵的應用限製(缺點):
1、可利用的水源條件限製
水源熱泵理論上可以利用一切的水資源,其實在實際工程中,不同的水資源利用的成本差異是相當大的。所以在不同的地區是否有合適的水源成為水源熱泵應用的一個關鍵。目前的水源熱泵利用方式中,閉式係統一般成本較高。而開式係統,能否尋找到合適的水源就成為使用水源熱泵的限製條件。對開式係統,水源要求必須滿足一定的溫度、水量和清潔度。
2、水層的地理結構的限製
對於從地下抽水回灌的使用,必須考慮到使用地的地質的結構,確保可以在經濟條件下打井找到合適的水源,同時還應當考慮當地的地質和土壤的條件,保證用後尾水的回灌可以實現。
3、投資的經濟性由於受到不同地區、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;一次性投資及運行費用會隨著用戶的不同而有所不同。雖然總體來說,水源熱泵的運行效率較高、費用較低。但與傳統的空調製冷取暖方式相比,在不同地區不同需求的條件下,水源熱泵的投資經濟性會有所不同。