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水源热泵技术水源热泵工作原理等知识介绍

2021-07-23 来源:雅安机械信息网

2018-03-19 12:33:14来源:贤集网 阿莲

水源热泵技术作为一种有益于环境保护和可持续发展的冷热源形式越来越多引起社会的广泛关注。水源热泵是一种利用地球表面浅层水源(如地下水、河流和湖泊)或者人工再生水源(工业废水、地热尾水等)的既可供热又可制冷的高效节能空调系统,水源热泵技术利用热泵机组实现能量从低温体向高温体转移,将水体和地层蓄能作为夏季空调和冬季供暖的冷热源,在冬季,水源热泵机组将水体和地层中的能量提取出来,供给室内采暖;夏季,将室内的热量提取出来,释放到水体和地层中,实现室内的降温。下面贤集网小编详细为大家介绍一下水源热泵技术、水源热泵工作原理、水源热泵的优点、水源热泵的缺点、水源热泵技术的特点、水源热泵在供热空调中应用应具备的条件、水源热泵存在的问题、水源热泵的应用限制。

水源热泵技术

1、以水作为热源的热泵称作为水源热泵(Water Source Heat Pump,WSHP)。通常以海水、河水、湖水及井水作为低温热源。由于水的温度变化较小,水源热泵的性能通常要比ASHP的性能好而且稳定。目前,以污水处理场凉水池的水作为低温热源的热泵系统已经在实际工程中采用,而且经济性能良好。

2、以海水、河水或湖水作为低温热的热泵,一方面受自然条件的制约,另一方面,需要在热泵系统中,采取水处理及防腐措施。

3、目前,以井水作为低温热源的热泵系统,是水源热泵机组和系统研究及应用的热点。井水特别是深井水,全年温度基本稳定而且水质良好,是热泵系统比较理想的低温热源,在工程中采用较多。但是这种系统有可能存在回水困难、回水污染及破坏地下水生态资源等环境问题。从可持续发展的角度,这是一种不宜采用的方式。实际上,在许多国家地区,已有相应的法律,禁止采用地下水资源作为热泵系统的低温热源。

水源热泵的工作原理

水源热泵机组工作原理就是在夏季将建筑物中的热量转移到水源中;在冬季,则从相对恒定温度的水源中提取能量,利用热泵原理通过空气或水作为载冷剂提升温度后送到建筑物中。通常水源热泵消耗1kW的能量,用户可以得到4kW以上的热量或者冷量。水源热泵克服了空气源热泵冬季室外换热器结霜的不足,而且运行可靠性和制热效率又高,近年来国内应用广泛。

水源热泵的优点

1、水源热泵技术属可再生能源利用技术;

2、水源热泵属经济有效的节能技术;

3、水源热泵环境效益显著;

4、水源热泵一机多用,应用范围广;

5、水源热泵空调系统维护费用低;

6、水源热泵高效节能,水源热泵是目前空调系统中能效比 (COP值)最高的制冷、制热方式,理论计算可达到7(空气源热泵理论值为2--6),实际运行4~6。

水源热泵的缺点

一、机组自身的安全隐患

1、此机组必须配置专用电源,其电压的波动范围要求严格控制(-10%至+10%);

2、由于技术的不成熟,机组易在危险工况下甚至在短路的情况下都会(照常)继续工作;

3、所以必须给机组配备专用自动空气开关,绝对禁止使用闸刀开关,而且对电流的控制也相当严格(比例为1.5倍)并要配置缺相保护器。

二、使用不方便更不可靠

1、只要是停机后重新启动,通电预热的时间很漫长,必须在12个小时后;

2、如果机组在冬季停止制热运行后,对控制器一定要与机组保持通信而且绝对不能断电,否则水管就会冻裂,机组处于瘫痪状态,更为严重的是整机冻坏,维修难度可想而知(因为电力是人为无法控制的,甚至会有在不经意间的*作失误使之断电)。

三、水源的不稳定性

1、需提前测量水源的充足度及检测水质的可靠、可信度;

2、绝对禁止在水源的上游存在相同的使用源,否则机组将无法正常工作。

四、冬季采暖效果不理想

1、比正常空调的采暖温度低5-6℃;

2、需配置辅助加热设备。

五、对主机开关的使用要求更为严格:频繁*作会导致机组瘫痪(每小时不能超四次)。

六、水系统要配膨胀水箱,循环水一定要清洁干净,否则很快结垢影响使用效果且运行时一定要保持足够的水流量,否则也会造成热水器冻裂,更频繁的是要清洗水过滤器,给使用带来不便。水源热泵在使用中要停机进行维修保养。

七、机组在整体系统的维修保养更为复杂与困难。

八、对地下水污染严重。

水源热泵技术的特点

1、水源热泵属可再生能源利用技术

水源热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源,进行能量转换的供暖空调系统,其中可以利用的水体,包括地下水或河流、地表的部分的河流和湖泊以及海洋。所以说,水源热泵利用的清洁的可再生能源的一种技术。

2、水源热泵运行效率高、费用低、节能

水源热泵机组可利用的水体温度冬季为12~22℃,比冬季室外空气温度高,所以热泵循环的蒸发温度提高,能效比也提高。设计良好的水源热泵机组与电采暖相比,可减少70%以上的电耗。

3、水源热泵运行稳定可靠

水体的温度一年四季相对稳定,特别是地下水,其波动的范围远远小于空气的变动,是很好的热泵的冷热源,因此,使得热泵机组运行可靠、稳定,也不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。

4、水源热泵环境效益显著

水源热泵机组的运行没有任何污染,可以建造在居民内,没有燃烧,没有排烟,也没有废弃物,不需要堆放燃料废物的场地,且不用远距离输送热量。

5、一机多用,应用范围广

水源热泵系统可供暖、供冷,还可供生活热水,一机多用,一套系统可以替代锅炉和空调两套装置,特别是对于同时有供暖和供冷要求的建筑物,水源热泵有明显的优点,不仅节省了大量能源,而且减少了设备的初投资。

6、可利用的水源问题

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相当大的。所以在不同地区是否有合适的水源成为水源热泵应用的一个关键。能否找到合适的水源就成为使用水源热泵的限制条件,且水源要求必须满足一定的温度、水量和清洁度。

7、水层的地理结构问题

对于从地下取水回灌的使用,必须考虑到所用的地质结构,确保可以在经济合理的条件下打井找到合适的水源,同时还应保持用水回灌得以实现。

8、水源热泵投资的经济性

水源热泵的运行效率较高、费用较低,但与传统的供热供冷方式相比,在不同的需求的条件下,其投资经济性会有所不同,据有关资料介绍通过对水源热泵冷热水机组、空气源热泵、溴化锂直燃机、水冷冷水机组加燃油锅炉四种方案进行经济比较,水源热泵冷热水机组初投资最小。

水源热泵在供热空调中应用应具备的条件

1、可靠的水源

对于水源热泵而言,其水源可为地表水、江河水、湖水、海水及地下水,但目前应用较多的水源热泵均采用地下水,地下水作为国家的重要资源之一,政府对开采与使用有各种限制政策和法规,要获取地下水,须通过政府有关主管部门的批准方可,并应有可靠的技术措施确保地下水的回灌。

2、充足的水源水量

水源水量是影响水源热泵系统的重要因素,其水量的多少与建筑物负荷大小及空调设计方案等有关,在确定方案之前,应根据水文地质资料合理确定水量,必要时可先打井做抽水实验,看看在规定的连续抽水时间内地下水的水位降是否符合要求,并根据确定的水量来选定取水井与回灌井的数量。据资料介绍,一般要求地下水的取水量为每kW制冷量为0104~0106kgPs。

3、合适的水源水温

水源的温度也是影响水源热泵的重要因素,同样的机组,由于水温不同其提供的冷量和热量也不同。一般来讲,水源热泵对水源温度要求的范围是:制冷工况下,进蒸发器水温为10~22℃;制热工况下,进冷凝器的水温为18~40℃。建议国内的热泵生产厂家,应将同一型号机组在不同水温下提供的不同冷热量列出明细,以便设计人员参考选定。

水源热泵存在的问题

水源热泵作为一种新型的供热供冷方式,从热泵机组本身看应当是成熟的,但作为一个整体系统来推广应用时,还是存在一些问题的。

1、水源的使用政策

我国目前为了保护有限的水资源,制定了《中华人民共和国水法》,各个城市也纷纷制定了自己的《城市用水管理条例》,明确了用水审批、用水收费等相关政策,所以水源热泵的推广还需要考虑综合能源环保和资源各个方面,以及政府部门的支持。

2、水源的探测开采和地下水回灌技术

水源热泵的应用,首先必须了解当地的水源的情况,对水源的状况进行充分的调查,确定用水方案,若利用地下水,必须考虑水源的回灌问题,且应结合当地的地质情况来考虑回灌方式。

3、水源热泵系统的设计

水源热泵系统的节能必须从政策、主机设计制造、系统的设计和运行管理统筹各个方面考虑,如果水源热泵机组可以做到利用较小的水流量提供更多的能量,但系统设计对水泵等耗能设备选型不当,也会降低系统的节能效果;或造成系统的初投资的增加。随着我国住宅市场化的改革,新建住宅小区的迅速发展和居民对居住环境的需求,特别是环保方面的要求,水源热泵会逐步得到广泛地应用。如果水源热泵与地热开发结合起来,将使建筑采暖取得更加显著的节能效果。

水源热泵的应用限制

1、会受到制约;

2、可利用的水源条件限制,对开式系统,地源要求必须满足一 定的温度、水量和清洁度;

3、水层的地理结构的限制,对于从地下抽水回灌的使用,必须考虑到使用地的地质的结构,保证用后尾水的回灌可以实现;

4、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,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,水源热泵的投资经济性会有所不同。

下面贤集网小编为大家介绍一下水源热泵技术、水源热泵工作原理、水源热泵的优点、水源热泵的缺点、水源热泵技术的特点、水源热泵在供热空调中应用应具备的条件、水源热泵存在的问题、水源热泵的应用限制。水源热泵目前主要应用在北方冬季寒冷的地区,而在广阔的南方很少见到身影,这是因为南方主要以空气源热泵为主,冬天对空调制热的依赖不如北方明显,主要用来洗澡,所以空气源热泵基本能满足需要,并且工程相对简单,造价成本要低,所以这类产品有较大的局限性,所以必须要走产品的差异化道路,来做好产品的推广,这样才能够使水源热泵的市场不断扩大。

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