水源熱泵水源選擇

是指人工利用后排放但經(jīng)過(guò)處理的城市生活污水、工業(yè)廢水、礦山廢水、油田廢水和熱電廠冷卻水等水源，

自然界中的水分布于大氣圈、地球表面和地殼巖石中，分別稱之為大氣水、地表水和地下水。陸地上的地表水和地下水均來(lái)自于大氣降水。

水源系統(tǒng)的水量、水溫、水質(zhì)和供水穩(wěn)定性是影響水源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行效果的重要因素。應(yīng)用水源熱泵時(shí)，對(duì)水源系統(tǒng)的原則要求是:水量充足，水溫適度，水質(zhì)適宜，供水穩(wěn)定。具體說(shuō)，水源的水量，應(yīng)當(dāng)充足夠用，能滿足用戶制熱負(fù)荷或制冷負(fù)荷的需要。如水量不足，機(jī)組的制熱量和制冷量將隨之減少，達(dá)不到用戶要求。水源的水溫應(yīng)適度，適合機(jī)組運(yùn)行工況要求。例如，清華同方SGHP型水源中央空調(diào)系統(tǒng)在制熱運(yùn)行工況時(shí)，水源水溫應(yīng)為12-22℃;在制冷運(yùn)行工況時(shí)，水源水溫應(yīng)為18-30℃。水源的水質(zhì)，應(yīng)適宜于系統(tǒng)機(jī)組、管道和閥門的材質(zhì)，不至于產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕損壞。水源系統(tǒng)供水保證率要高，供水功能具有長(zhǎng)期可靠性，能保證水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)長(zhǎng)期和穩(wěn)定運(yùn)行。

象任何事物一樣，水源熱泵也不是十全十美的，更不是萬(wàn)能的，其應(yīng)用也會(huì)受到制約。

⒈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(gè)關(guān)鍵。水源熱泵利用方式中，閉式系統(tǒng)一般成本較高。而開(kāi)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(duì)開(kāi)式系統(tǒng)，水源要求必須滿足一定的溫度、水量和清潔度。

⒉水層的地理結(jié)構(gòu)的限制

對(duì)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(shí)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)。

⒊投資的經(jīng)濟(jì)性

由于受到不同地區(qū)、不同用戶及國(guó)家能源政策、燃料價(jià)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(huì)隨著用戶的不同而有所不同。雖然總體來(lái)說(shuō)，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(huì)有所不同。

從水源熱泵的市場(chǎng)應(yīng)用看，中國(guó)南方的深圳，廣州到過(guò)渡地區(qū)的上海，南京直到北方采暖地區(qū)的北京，大連等城市的公共建筑(辦公樓，商住樓，商場(chǎng)等)，而且住宅建筑上得到了廣泛的應(yīng)用.

北京奧運(yùn)村利用再生水水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，不需要冷卻塔，鍋爐房，其能源消耗量是傳統(tǒng)電鍋爐的1/4，更重要的是，它不會(huì)排放任何污染物.

作為建設(shè)部第一批(2006年)可再生能源建筑應(yīng)用示范項(xiàng)目，全國(guó)最大規(guī)模的水源熱泵住宅區(qū)，海信地產(chǎn)開(kāi)發(fā)的麥島金岸投資4億元人民幣，采用了國(guó)際先進(jìn)的海水/污水源熱泵，節(jié)約了能源，減少了污染.建成后采暖每年可減少燃煤20206余噸，每年減少向大氣排放二氧化碳54050余噸.運(yùn)用海水中央空調(diào)，比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率高出40%，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用40%左右.

有業(yè)內(nèi)人士分析，水源熱泵技術(shù)除了被廣泛應(yīng)用于各類民用建筑，公用建筑，軍事建筑等所有需要供冷供暖供應(yīng)洗浴熱水的中央空調(diào)系統(tǒng)，還涉及到工業(yè)領(lǐng)域中冷凍，冷藏，冷卻的工藝系統(tǒng)，成為節(jié)能減排的重要技術(shù)之一。

水源熱泵與常規(guī)空調(diào)技術(shù)相比，有以下優(yōu)點(diǎn):

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(jì)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%。

水源熱泵是利用了地球水體所儲(chǔ)藏的太陽(yáng)能資源作為熱源，利用地球水體自然散熱后的低溫水作為冷源，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(gè)巨大的太陽(yáng)能集熱器，收集了47%的太陽(yáng)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(guò)土壤間接的接受太陽(yáng)輻射能量)，而且是一個(gè)巨大的動(dòng)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(duì)的均衡。這使得利用儲(chǔ)存于其中的近乎無(wú)限的太陽(yáng)能或地能成為可能。所以說(shuō)，水源熱泵利用的是清潔的可再生能源的一種技術(shù)。

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(huì)對(duì)其造成污染;省去了鍋爐房及附屬煤場(chǎng)、儲(chǔ)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。

水源熱泵機(jī)組供熱時(shí)省去了燃煤、燃?xì)?、燃油等鍋爐房系統(tǒng)，無(wú)燃燒過(guò)程，避免了排煙、排污等污染;供冷時(shí)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(wú)任何污染，無(wú)燃燒、無(wú)排煙，不產(chǎn)生廢渣、廢水、廢氣和煙塵，不會(huì)產(chǎn)生城市熱島效應(yīng)，對(duì)環(huán)境非常友好，是理想的綠色環(huán)保產(chǎn)品。

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(lái)的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)。特別是對(duì)于同時(shí)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(shí)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(chǎng)、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。

水體的溫度一年四季相對(duì)穩(wěn)定，其波動(dòng)的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于空氣的變動(dòng)，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(dòng)程度高。由于系統(tǒng)簡(jiǎn)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(zhǎng)。

國(guó)家十分重視可再生能源開(kāi)發(fā)利用工作，《中華人民共和國(guó)可再生能源法》已于2006年1月1日起實(shí)施;同時(shí)，在《國(guó)家中長(zhǎng)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)?；瘧?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(guó)家立法和發(fā)展戰(zhàn)略的高度，對(duì)可再生能源的發(fā)展應(yīng)用予以強(qiáng)力推動(dòng)。

根據(jù)國(guó)家建設(shè)部政策規(guī)定，凡采用水源熱泵空調(diào)技術(shù)的建筑物，通過(guò)向當(dāng)?shù)亟ㄎ陥?bào)，可獲得政府的政策性支持，減免建筑配套費(fèi)用140~200元/m2。

與鍋爐(電、燃料)和空氣源熱泵的供熱系統(tǒng)相比的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在:

與鍋爐(電、燃料)和空氣源熱泵的供熱系統(tǒng)相比，水源熱泵具明顯的優(yōu)勢(shì)。鍋爐供熱只能將90%~98%的電能或70%~90%的燃料內(nèi)能轉(zhuǎn)化為熱量，供用戶使用，因此地源熱泵要比電鍋爐加熱節(jié)省三分之二以上的電能，比燃料鍋爐節(jié)省二分之一以上的能量;由于水源熱泵的熱源溫度全年較為穩(wěn)定，一般為10~25℃，其制冷、制熱系數(shù)可達(dá)3.5~4.4，與傳統(tǒng)的空氣源熱泵相比，要高出40%左右，其運(yùn)行費(fèi)用為普通中央空調(diào)的50%~60%。因此，近十幾年來(lái)，水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在北美及中、北歐等國(guó)家取得了較快的發(fā)展，尤其是來(lái)，中國(guó)的水源熱泵市場(chǎng)也日趨活躍，使該項(xiàng)技術(shù)得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，成為一種有效的供熱和供冷空調(diào)技術(shù)。

我國(guó)北方地區(qū)，冬季采暖主要是依靠煤、石油、天然氣等石化燃料的燃燒來(lái)獲得。采暖與環(huán)保成為一對(duì)難以解決的矛盾。城市污水是北方寒冷地區(qū)不可多得的熱泵冷熱源。它的溫度一年四季相對(duì)穩(wěn)定，冬季比環(huán)境空氣溫度高，夏季比環(huán)境空氣溫度低，這種溫度特性使得污水源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率要高，節(jié)能和節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用效果顯著。

原生污水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)是利用了城市廢熱作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)，污水經(jīng)過(guò)換熱設(shè)備后留下冷量或熱量返回污水干渠，污水與其他設(shè)備或系統(tǒng)不接觸，污水密閉循環(huán)，不污染環(huán)境與其他設(shè)備或水系統(tǒng)。供熱時(shí)省去了燃煤、燃?xì)狻⑷挥偷儒仩t房系統(tǒng)，沒(méi)有燃燒過(guò)程，避免了排煙污染;供冷時(shí)省去了冷卻水塔，避免了冷卻塔的噪音及霉菌污染。不產(chǎn)生任何廢渣、廢水、廢氣和煙塵，環(huán)境效益顯著。

冬季，污水體溫度比環(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。供暖制冷所投入的電能在1KW時(shí)可得到5KW左右的熱能或冷能。能源利用效率遠(yuǎn)高于其他形式的中央空調(diào)系統(tǒng)。

水體的溫度一年四季相對(duì)穩(wěn)定，其波動(dòng)的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于空氣的變動(dòng)，是很好的熱泵熱源和空調(diào)冷源，水體溫度較恒定的特性，使得污水源熱泵機(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(wèn)題。

污水源熱泵可供暖、空調(diào)，一機(jī)多用，一套系統(tǒng)可以替換原來(lái)的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)。城市污水熱泵空調(diào)系統(tǒng)利用城市污水，冬季取熱供暖，夏季排熱制冷，全年取熱供應(yīng)生活熱水，夏季空調(diào)季節(jié)可實(shí)施部分免費(fèi)生活熱水供應(yīng)。一套系統(tǒng)冬夏兩用，實(shí)現(xiàn)三聯(lián)供。

城市污水源熱泵具有初投資低，運(yùn)行費(fèi)低的巨大經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。運(yùn)行效果良好，經(jīng)濟(jì)效益顯著。污水熱泵系統(tǒng)的機(jī)房面積僅為其他系統(tǒng)的50%。系統(tǒng)根據(jù)室外溫度及室內(nèi)溫度要求自動(dòng)調(diào)節(jié)，可做到無(wú)人看管，同時(shí)也可做到聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。污水源熱泵系統(tǒng)原理簡(jiǎn)單，設(shè)備的可靠性強(qiáng)，維護(hù)量小，平時(shí)無(wú)設(shè)備的維護(hù)問(wèn)題。

優(yōu)勢(shì)表現(xiàn):

◆ 與燃煤、燃?xì)?、然油等鍋爐房系統(tǒng)相比，我國(guó)年污水排放量超過(guò)500億m3，可節(jié)省用煤量0.33億噸，以全國(guó)年總能耗30億噸標(biāo)煤計(jì)算，達(dá)到了1.1%，若按暖通空調(diào)的一次能源消耗量10億噸標(biāo)煤計(jì)算，達(dá)3.3%。同時(shí)每年可減少排放量達(dá)72萬(wàn)噸。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，15萬(wàn)平方米供冷、供熱、以及供生活熱水，年可節(jié)約標(biāo)煤1萬(wàn)噸，減排二氧化硫300噸、煙量2200萬(wàn)立方米、顆粒物6400噸，年少排爐渣2800噸、廢水600噸。

◆ 另外，污水源熱泵系統(tǒng)將污水熱能連同熱泵機(jī)組本身產(chǎn)生熱能一并轉(zhuǎn)移到室內(nèi),能效比高達(dá)4.5-6.0,能源利用率是電采暖的3-4倍, 污水源熱泵與空氣源熱泵相比,夏季冷凝溫度低,冬季蒸發(fā)溫度高, 能效比和性能系數(shù)大大提高,而運(yùn)行工況穩(wěn)定,比傳統(tǒng)中央空調(diào)節(jié)省30﹪-40﹪的運(yùn)行費(fèi)用。且污水源熱泵技術(shù)系統(tǒng)無(wú)需設(shè)冷卻塔,利用的是城市原生污水，節(jié)約了大量水資源的同時(shí)又開(kāi)發(fā)創(chuàng)造出新的清潔型新能源。