什么是水地源热泵中央空调.docx

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什么是水地源热泵中央空调

励鹏冷暖：

什么是水/地源热泵中央空调？

>> 水地源热泵中央空调

一、什么是水/地源热泵中央空调？

   水/地源热泵中央空调（WSHP：

Water Source Heat Pumps / GSHP：

Group Source Heat Pumps）是一种利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）来制热和制冷的高效节能空调系统。

作为一种空调机组，它同样是由压缩机、冷凝器、蒸发器及节流装置构成的独立机组。

其相对于空气源热泵，水地源热泵中央空调是以水或添加防冻剂的水溶液作为低温热源的热泵机组，目前通常有水/水热泵，水/空气热泵等形式。

    水源水可以是各种工业用废水、生活用水、海水、江、河水等，甚至是各种工业余热。

    水源热泵机组可利用的水体温度在冬季比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度高，而夏季水体温度则比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度低。

因此水源热泵机组的能效比比普通热泵机组的能效比明显提高，通常水源热泵消耗1kW.h的能量，用户可以得到4.0kW.h以上的热量或5.0kW.h以上的冷量。

水源热泵系统可以供冷、供暖、提供生活热水，一机多用，一套系统可以替代原来的取暖器+空调+热水器，通过以上，水源热泵可以达到真正的高效、节能、低碳。

二、水/地源热泵中央空调的原理    能量来源：

地表土壤和水体不仅是一个巨大的太阳能集热器（收集了47％的太阳辐射能量，比人类每年利用能量的500倍还多；地下的水体是通过土壤间接地接受太阳辐射能量），而且是一个巨大的动态能量平衡系统，地表的土壤和水体自然地保持能量接收和发散的相对均衡，这使得可利用的储存于其中的太阳能或地能近乎无限。

并且水源的温度一般都十分稳定。

    水源热泵中央空调系统是利用逆卡诺循环原理，以水为能量的承载体，制冷时将空调排放的热量传导给土壤，制热时从土壤中提取热量供给室内的中央空调。

从另一个角度说由于地能是太阳能的一种间接形式，因此地能是可再生的、绿色环保的，它区别于我们目前的任何一种能源。

    水源热泵空调技术的工作原理就是：

通过输入少量高品位能源（如电能），实现低温位能量向高温位能量转移。

水体分别作为冬季热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在夏季将建筑物中的热量“取”出来，释放到水体中去，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量，以达到夏季给建筑物室内制冷的目的；而冬季，则是通过水源热泵机组，从水源中“提取”热能，送到建筑物中采暖。

三、水/地源热泵中央空调的系统优势

1、高效

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，实际运行为4～6。

水源热泵机组可利用的水体温度冬季为12～22℃，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。

而夏季水体温度为18～35℃，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，从而提高机组运行效率。

水源热泵消耗1kW.h的电量，用户可以得到4.0kW.h以上的热量或5.0kW.h以上的冷量。

与空气源热泵相比，其运行效率要高出20～60％，运行费用仅为普通中央空调的40～60％。

2、节能 

    水源热泵使用的电能本身为一种清洁的能源，设计良好的水源热泵机组，与空气源热泵相比，相当于减少30%以上的电力消耗，与电供暖相比，相当于减少70%以上的电力消耗。

所以，水源热泵在节能的同时还减少和降低了发电时一次能源消耗过程中产生的污染物排放和温室效应。

3、属可再生能源利用技术

水源热泵是利用地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源来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。

地表土壤和水体不仅是一个巨大的太阳能集热器，收集了47％的太阳辐射能量，比人类每年利用能量的500倍还多（地下的水体是通过土壤间接的接受太阳辐射能量），而且是一个巨大的动态能量平衡系统，地表的土壤和水体自然地保持能量接收和发散的相对均衡。

这使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地能成为可能。

所以说，水源热泵利用的是清洁的可再生能源的一种技术。

4、节水省地

以地表水为冷热源，向其放出热量或吸收热量，不消耗水资源，不会对其造成污染；省去了锅炉房及附属煤场、储油房、冷却塔等设施，机房面积大大小于常规空调系统，节省建筑空间，也有利于建筑的美观。

5、环保效益显著

水源热泵机组供热时省去了燃煤、燃气、燃油等锅炉房系统，无燃烧过程，避免了排烟、排污等污染；供冷时省去了冷却水塔，避免了冷却塔的噪音、霉菌污染及水耗。

所以，水源热泵机组运行无任何污染，无燃烧、无排烟，不产生废渣、废水、废气和烟尘，不会产生城市热岛效应，对环境非常友好，是理想的绿色环保产品。

    根据美国环境保护署（EPA：

US Environmental Protection Agency）评估，每安装90kW的水/地源热泵空调，相当于减少12辆汽车的温室气体排放和种植6000平方米的树。

在美国运行的水/地源热泵空调系统每年可节约2000万桶石油的消费和相当于减少美国每年6，000万公斤CO2、500，000公斤SO2、220，000公斤NOx的温室气体排放。

6、一机多用，应用范围广

水源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。

特别是对于同时有供热和供冷要求的建筑物，水源热泵有着明显的优点。

不仅节省了大量能源，而且用一套设备可以同时满足供热和供冷的要求，减少了设备的初投资。

其总投资额仅为传统空调系统的60%，并且安装容易，安装工作量比传统空调系统少，安装工期短，更改安装也容易。

应用范围广，可广泛的应用于宾馆、办公楼、学校、商场、别墅区、住宅小区的集中供热制冷，以及其它商业和工业建筑空调，并可用于游泳池、乳制器加工、啤酒酿造、冷轧锻造、冷库及室内种植和恒温养殖等行业上。

7、运行稳定可靠，维护方便

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，也保证了系统的高效性和经济性，不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题；由于系统简单、机组部件少，运行稳定，相对来说维护费用要低得多。

8、非常耐用

    系统的机械运动部件非常少，所有的部件不是埋在地下就是安装在室内机房，避免了室外的恶劣气候，其地下部分可保证使用50年，地上部分可保证使用30年，是真正的寿星空调。

9、自动化程度高 

    水源热泵机组由于工况稳定，所以可以设计简单的系统；采用全电脑控制，部件较少，自动化控制程度高。

10、没有任何污染 

    水源热泵机组的运行没有任何污染，没有燃烧，没有排烟，不产生任何废渣、废水、废气和烟尘，使环境更优美。

可以建造在居民区内，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。

11、符合国家政策，获得政策性支持

国家十分重视可再生能源开发利用工作，《中华人民共和国可再生能源法》已于2006年1月1日起实施；同时，在《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中，又把大力发展和规模化应用新能源和可再生能源作为能源领域的优先发展主题。

从国家立法和发展战略的高度，对可再生能源的发展应用予以强力推动。

根据国家建设部政策规定，凡采用水源热泵空调技术的建筑物，通过向当地建委申报，可获得政府的政策性支持，减免建筑配套费用140～200元/m2。

12、与锅炉（电、燃料）和空气源热泵的供热系统相比的优势体现在：

与锅炉（电、燃料）和空气源热泵的供热系统相比，水源热泵具明显的优势。

锅炉供热只能将90%～98%的电能或70%～90%的燃料内能转化为热量，供用户使用，因此地源热泵中央空调要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省二分之一以上的能量；由于水源热泵的热源温度全年较为稳定，一般为10～25℃，其制冷、制热系数与传统的空气源热泵相比，要高出40%以上，其运行费用为普通中央空调的40%-60%。

因此，近十几年来，水源热泵空调系统在北美及中、北欧等国家取得了较快的发展，尤其是近五年来，中国的水源热泵中央空调市场也日趋活跃，使该项技术得到了相当广泛的应用，成为一种有效的供热和供冷空调技术。

四、水/地源热泵中央空调的分类A、土壤耦合埋管：

   系统应用条件：

1、建筑物附近缺乏水资源或因各种因素限制，无法利用水资源。

2、建筑物附近有足够场地敷设“地埋管”（例如：

办公楼前后场地、别墅花园，学校运动场等等）。

土壤耦合埋管根据埋管方式分：

    1、垂直埋管空调系统：

适用于埋管场地受一定限制的场所。

 可利用地表面积较小，浅层岩土体的温度及热物性受气候、雨水、埋设深度影响较大。

    2、水平埋管空调系统：

适用于场地较充裕的场所，初投资小。

可利用地表面积较大，浅层岩土体的温度及热物性受气候、雨水、埋设深度影响较小。

    3、桩埋管空调系统：

没有合适的室外用地时，利用建筑物的混凝土基桩埋设，即将U形管捆扎在基桩的钢筋网架上，然后浇灌混凝土，使U形管固定在基桩内。

B、地表水（江、河、湖、海）

   系统应用条件：

1、建筑项目附近有丰富的地表水（例如：

江水、河水、湖水、海水、水库水等等）。

2、水量充足，水温适度，水质经简单处理能达到使用要求。

根据换热方式分：

    1、开式系统：

用泵将水抽送至二次换热器或热泵机组的蒸发器或冷凝器，换热之后排出；海水约占自然界水总储量的96.5%，因此海水源热泵可以作为地表水水源热泵的一种主要热源，海水中含有砂子及有机物，含盐量也很高，会在物体表面形成沉淀物，增加生物活性以及微生物腐蚀的可能性。

为此，在海水引入口应安装机械过滤器，并通过杀菌的方法减少生物活性。

为避免海水对机组蒸发器产生腐蚀，通常采用二级换热器，换热器采用钛板制作。

另一方面，江、河、湖泊同样蕴藏了无限的低品味热能。

    2、闭式环路系统：

在地表水水体中设置闭路换热环路，用管道与热泵机组蒸发器和冷凝器连接成回路，封闭在闭路环路中的液体做换热能量载体在水泵的驱动下循环。

对地表水热泵系统的应用，地表水的流量、深度等都需满足一定的要求，并与换热抽水或环路盘管计算紧密结合。

C、生活污水

    系统应用条件：

污水源较丰富且稳定的区域，一般为城市生活污水（例如：

学校、医院、个大型商场、新建及改建项目等等）。

   污水源热泵系统是依靠热泵机组内部制冷剂的物态循环变化，冬季从污水中吸收热量经热泵机组升温后对建筑供热，夏季通过热泵机组把建筑物中的热量传递给污水从而实现供冷。

污水替代了冷却塔，解决了冷却塔的噪声、漂水等问题，具有高效节能、绿色环保、安全可靠、一机多用等突出优点。

污水源热泵系统实现了城市废热的回收利用，变废为宝，是新型的可再生清洁能源利用技术，符合可持续发展、建设资源节约型、环境友好型社会的要求。

将水源热泵系统技术与城市污水结合，在扩大城市污水利用范围、拓展城市污水治理效益方面具有深远意义。

D、工业废水

    系统应用条件：

用于钢厂、发电厂等工业废水丰富的场合（例如：

工业温水、工业设备冷却水、生产工艺排放的废温水）。

E、地下水（深井水）

   系统应用条件：

建筑项目附近地下水资源丰富，并便于实施供回水工程；地方政策允许利用地下水；地下水温适度，水质适宜，供水稳定，回灌顺畅。

五、水地源热泵中央空调系统能源解决之道A、生活小区：

1、没有外机，没有噪音，没有排放；小区环境更美观和谐；

2、提供生活热水，节约了热水器的投资，夏季免费使用生活热水，更节能；

3、采暖季节可轻易切换，与地板采暖相结合；

4、各种内机形式与装修完美结合。

B、独立公寓、别墅：

1、降低一次投资，甚至可根据售楼入户情况分期投资；

2、更方便配合二次装修；

3、根据住户间隔区间，可提供廉价的生活热水。

C、写字楼：

1、实现内外区热回收运转；

2、对租售的功能调整，可轻松更换机组，满足大范围不同的负荷要求，轻松配合二次装修与区域分隔；

3、满足各单位不同营业时间需求。

D、学校、医院、车站、政府办公楼：

1、无外机，更安全，不用担心人为伤害或破坏；

2、更环保节能，树立建设节约社会的榜样；

3、互相隔断的独立送风，避免交叉；

4、发生故障后可立即更换，减少使用风险。

E、酒店：

1、机组可方便提供生活热水，省去锅炉或热水器的投资，更加节能环保；

2、可远程控制机组的开停，真正做到按需索取。

F、工厂：

1、供暖系统配套设施不全的地区更加适合，比锅炉供暖更环保，比风冷热泵空调更节能；

2、用最低投资和运行的成本满足工厂的高工艺需求。

此外，对于一些有水域资源的建筑，如临海、临江建筑，系统将更加方便节能。

 六、系统工艺流程简图

制冷时，井水为机组的冷源。

制冷剂在蒸发器内吸热蒸发，制取7℃冷水，送入房间使用，制冷剂再经过压缩机压缩成高温高压的过热蒸汽，进入冷凝器，由井水带走热量。

制热时，井水为机组的热源。

制冷剂在蒸发器内吸取井水的热量蒸发，井水放热后回灌井内。

制冷剂再经过压缩机压缩成高温高压的过热蒸汽，进入冷凝器，制取45℃到60℃的热水。

七、励鹏冷暖：

水/地源机组的优势A、高效节能：

水地源热泵空调能效比可达6.0以上，减少电力消耗80%以上。

压缩机

    全系列机型均采用目前压缩机领域最先进的半封闭双螺杆压缩机，其高效、稳定、可靠和可维护特性等在同类产品中首屈一指。

◎最优化的线形结构设计，高效节能。

◎内部摩擦面积小，运行噪音低。

◎内置高性能油分离器，压差式供油，不会出现失油现象。

◎四段容调（25%-50%-75%-100%）或无级容调，随负荷需求调节压缩机的输出。

◎半封闭结构无轴封泄漏问题，可靠性高，电机与机体分离式设计，易于维护保养。

◎电机吸气冷却，设有过载保护，热敏电阻和电流过载保护。

◎星三角（Y-△）压缩机电机启动器使启动电流降至直接启动的33%。

◎压缩机建议检修周期长达50000小时以上。

满液蒸发器

    满液式蒸发器的传热系数高，传热温差小（传热温差仅为 2 ℃ ，出口制冷剂过热度为 1.5 ～ 2 ℃ ） ，因而蒸发温度高，从而使机组能效比大幅提高，节省运行费用。

满液蒸发器制冷剂走壳程，水走管程，水垢在铜管内避，所以打开端盖就能清洗及水处理。

维保更加方便。

    励鹏冷暖满液蒸发器采用美国高克联高效多齿形满液换热器专用换热管，比国内普通换热管传热效率高15%，独特的换热管排布及精确的冷媒分配技术，使励鹏冷暖的满液换热器效率更高。

冷凝器

    冷凝管采用TC型涡流管。

它具有尖锐的锯齿型翅片，因此与其它管材相比，不仅增加了换热面积，而且了冷媒经过时被分制成很薄的流层，层间摩擦产生紊流，改变了冷媒的流动方式，所以具有很高的热传导效率，比普通换热管提高10%。

电子膨胀阀

    传统的热泵机组制冷剂供液节流以及过热度的控制是通过热力膨胀阀来实现的，它存在响应滞后、调节范围窄、控制精度低等缺点。

电子膨胀阀克服了以上不足，但因控制应用难题，限制了其优势的充分发挥。

欧锴开发出了优良的电子膨胀阀控制系统，有效的解决了控制应用难题。

压力变送器

    采用压力变送器直接将机组压力信号转变为标准的电信号传送到中央空调控制器，从而为实现对机组保护和状态显示提供依据，更加准确、灵敏，更加人性化；同时避免了机械式压力表易损坏及人力读取误差等问题。

靶式流量开关

    作为机组的断水保护部件直接装设在机组上，与专用控制器连接，当水系统低流量或断流时机组自动保护。

温度传感器

    感受机组进、出水温度和室内外温度变化，为专用控制器提供温度信号。

B、绿色环保：

利用可再生能源，不产生任何污染。

    采集地表浅层可再生地热能，通过制冷、制热循环，消耗少量电提升能量品味，可以满足空调用冷（热）水需要，该过程中实现零污染排放，与传统锅炉供暖系统相比，直接改善适用区域的空气质量。

    制冷无需冷却塔、采暖无需锅炉房，有效防止废水及烟尘的产生，保证运行过程中清洁无污染。

    低噪音低振动：

压缩机连续排气，有效遏制噪音。

C、一机多用、低成本低费用：

可供暖、供冷、供生活热水，坚固耐用，维护费用低。

    机组除了可以制冷、制热和提供生活热水（选配）外，还可用于蓄冰，工艺过程加热、冷却。

制冷时可提供5-12℃冷水，制热时可提供40-55℃热水。

可以为办公楼、商场、宾馆、医院、学校、影剧院、体育场馆、娱乐中心、工矿企业等大中型建筑提供中央空调系统用冷冻水/热水，也可以为纺织、化工、食品、电子、科研等行业提供工艺用冷冻水/热水。

    一套设备可抵原始的“冷水机组+锅炉”两套设备，降低投资成本。

    相对于一般中央空调而言，节能高达30%-70%，降低运行成本。

    独特的高效热回收技术，提高了制冷量，COP值提高了11%。

    安装简单、维护方便，减少了相关的安装维护费用。

 D、智能化控制、安全保护完善：

完善的控制系统，精准更安全。

     可编程PLC控制器，根据用户需求灵活控制机组的运行状态，管理维护便利，可通过自控装置实现无人职守运行。

    保护措施完善的控制系统，能随时监控机组运转状态。

全中文人性化操作显示界面，更有触摸式大液晶显示屏可供选购。

    可通过RS-485标准串行通讯口进行集中控制，并可与楼宇自动化管理系统兼容，进行远程通讯监控。

全中文显示，通过液晶屏可显示机组的多项运行参数，从而充分掌握机组的运行状态。

根据用户需求可选配液晶触摸屏显示控制器。

（压缩机运行状态/负载泵运行状态/负载泵进出水温度/源水泵运行状态/源水泵进出水温度/运行时间查询/故障查询等）。

     机组运行参数精确的控制、多重保护和报警功能，可保证机组安全高效的运行并从根本上避免了由于环境恶劣或操作不当对机组造成的损坏。

（永久性掉电记忆功能/压缩机非满负载运行时间智能控制/水泵和风机的联锁/负载水流量不足/源水水流量不足/外部远程控制开关/高压过高/低压过低/压缩机过载/错缺相保护/三相不平衡保护/出水温度过低保护/冷水出水温度过高保护/油位不足保护）。