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水源热泵空调机组的节能优势分析

发布时间:2017/04/17 发布人:管理员

地源热泵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)。由于地热温度全年较为稳定,一般为1025,其制冷或制热工作性能系数均可达到3.54.4,与空气源热泵(空气-空气或空气-水热泵)相比,要高40%左右。因此,近五年来,地源热泵空调系统在北美,如美国、加拿大及中北欧,如瑞士、瑞典等国家取得了较快的发展,我国地源热泵市场也正在日趋活跃。


      水源热泵,夏季作制冷机应用时,通过冷却塔与空气进行热(湿)交换,最终的高温热汇,与空气热源热泵一样,仍为大气。但其效率因利用空气的特征——湿球温度低于干球温度,而高于空气-空气或空气-水热泵;可是,冬季作热泵应用时,如该场合中,无废热可利用,又不利用太阳能,则需另设辅助热源,其效率又低于空气-空气或空气-水热泵。


      地源热泵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)。由于地热温度全年较为稳定,一般为1025,其制冷或制热工作性能系数均可达到3.54.4,与空气源热泵(空气-空气或空气-水热泵)相比,要高40%左右。因此,近五年来,地源热泵空调系统在北美,如美国、加拿大及中北欧,如瑞士、瑞典等国家取得了较快的发展,我国地源热泵市场也正在日趋活跃。


      水源热泵,通常指整体式水源热泵,即以一台机组的形式,向环境(水热源)放热或吸热,而以水(或者其他液态媒质)或空气,间接或直接地冷却(或加热)被控对象;水源热泵,又发展为分离式水源热泵,即以多台机组组合,通过水环路向环境(水热源)放热或吸热,同样以水(或者其他液态物质)或空气,间接或直接地冷却(或加热)被控对象。该类水源热泵又谓:水环路热泵。水源热泵在制冷工况时,其最终的高温热汇仍可为大气;在制热工况时,其最终的低温热源又可以是大气、太阳、废热、或辅助热源等。因而,水源热泵的应用是有一定地域与场合的限制。


      地源热泵,其最终的高温热汇或低温热源均是地热。只是在制冷工况时,以地热为高温热汇,向地热放热;在制热工况时,以地热为低温热源,向地热吸热。地源热源的不同形式,又使该类热泵之构成有所差异:如以地表水为热源,可以直接(或间接——通过热交换器)排放(或吸取)热量;如以地下水为热源,需设置取水井与回灌井排放(或吸收)热量;如以土壤为热源,需设置地下水平(或垂直)埋管排放(或吸取)热量。因而,前二种形式比后一种形式,在初投资和施工,以及应用过程中热量交换之速率上,都有一定优胜,也是目前国内在很多地区正在实验的形式。但是如果地下水应用不当,会造成地面下沉和地下水污染。土壤地源热源除初投资和施工问题外,城市土地紧缺,地下埋管不足,土壤传热性能又差,容易造成夏季土壤热量难以散失,损及持久运行;冬季土壤热量不易吸取与补充,土壤会形成冻结,破坏地下结构,损及建筑基础。因而,地源热泵的应用也是有一定地域与场合的限制。


      从制冷行业的产品发展史看,以水为高温热汇的制冷机,先于以空气为高温热汇的制冷机;以空气为低温热源的热泵,又先于以水为低温热源的热泵;其后,才出现以地热热源为低温热源的热泵。我国制冷空调制造行业基本也遵循上述过程发展的。


      中国最早在上世纪50年代,就曾在上海、天津等地尝试夏取冬灌的方式抽取地下水制冷,天津大学热能研究所吕灿仁教授就开展了我国热泵的最早研究,1965年研制成功国内第一台水冷式热泵空调机。


      在未来的几年中,中国面临着巨大的能源压力。一方面,中国的经济要保持较高速度的增长,另一方面,又必须考虑环保和可持续发展问题。所以要求提高能源利用效率,要求能源结构调整。能源利用效率提高,会鼓励各种节能设备和技术的推广,能源结构调整的方向就是从以煤为主转为以燃气,直至以电为主。在中国的能源消耗中,建筑耗能的比例相当高。为了适应市场要求和参加国际竞争,我们必须加快中国品牌的水源热泵的产业化研究开发。


      目前中国水源热泵推广应用中存在的问题是:水源热泵作为一种新型的制冷供暖方式,从技术的角度,尤其是热泵机组的角度上看应当是相当成熟、没有问题的。但考虑到中国的国情,以及将水源热泵制冷供暖作为一个整体的系统来推广应用时,还是存在一些问题:


      1)水源的使用政策

      我国目前为了保护有限的水资源,制订了《中华人民共和国水法》,各个城市也纷纷制订了自己的《城市用水管理条理》。这些政策均强调用水审批,用水收费。而审批的标准中对类似水源热泵技术的要求没有规定,所以水源热泵很容易被用水指标所限制。即使通过了用水审批,由于有些地方将水源的抽取和排放两次受费,受费的标准全国又不统一,所以结果可能导致水费偏高,使得水源热泵的运行节能费用不足增加的水费,水源热泵的经济性变查。


      所以水源热泵的推广需要政府从可持续发展的角度,综合能源环保和资源各个方面的考虑,调整水源热泵水源使用的政策,需重新确定水源如何管理和收费,才能促使其大规模的发展。


      2)水源的探测开采技术和费用

      在中国,目前对水源,尤其是城市水源的的探测开采技术应当提高,水源热泵的应用的前提之一就是必须了解当地的水源的情况,在水源热泵使用的前期,必须实地对水源的状况进行调查,地下水量是否有水、水量是否会足够,场地是否适合打井和回灌。而探测开采的技术的提高和费用的降低,会推动水源热泵机组的更好应用。


      3)地下水的回灌技术

      水源热泵若利用地下水,必须考虑水源的回灌,对于回灌技术,必须结合当地的地质情况来考虑,来考虑回灌技术方式。我们对不同地区的地质结构了解的还不多,这也制约了水源热泵机组的推广使用。


      4)整体系统的设计

      水源热泵系统的节能作为一个系统,必须从各个方面考虑,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或控制不当,也会降低系统的节能效果。同样,若机组提供了高的水温,但设计的空调系统的末端未加以相应的考虑,也可能会使整个系统的效果变差,或者使得整个系统的初投资增加。所以,水源热泵的推广应用,需要更多的各个专业各个领域的人来共同努力共同配合,从政府政策、主机设计制造、系统的设计和运行管理等各个方面都来共同参与。