水源热泵空调原理.doc

连接自然动力 改善人居环境水源热泵介绍水源空调系统是一种从地下水资源中提取热量的高效、节能、环保、再生的供热（冷）系统。该系统是成熟的热泵技术、暖通空调技术配套地质勘察成井技术于一体，在相对稳定的水体温度下高效、稳定、经济的运行。水源中央空调系统是由末端（室内空气处理末端等）系统、水源中央空调主机（又称为水源热泵）系统和水源水系统三部分组成。为用户供热时，水源中央空调系统从水源中提取低品位热能，通过电能驱动的水源中央空调主机（热泵）“泵” 送到高温热源，以满足用户供热需求。为用户供冷时，水源中央空调系统将用户室内的余热通过水源中央空调主机（制冷）转移到水源水中，以满足用户制冷需求。用户（室内末端等）系统由用户侧水管系统、循环水泵、水过滤器、静电水处理仪、各种末端空气处理设备、膨胀定压设备及相关阀门配件等组成。 水源中央空调主机系统由压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀、各种制冷管道配件和电器控制系统等组成。 水源水系统由取水装置、取水泵、各种水处理设备、水源水管系统和阀门配件等组成。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，进行能量转换的冷暖空调系统。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受和发散相对的均衡。这使得利用储存于其中的似乎无限的太阳能或地能成为可能。所以说，水源热泵是利用可再生能源的一种有效途径。水源热泵有如下特点：（1）环保洁净没有燃烧过程，避免了排放任何烟尘及有害物质，社会效益显著。自由运用地表水资源，又可成功地控制地面沉降。可以利用城市已有的地热资源的弃水，既可解决热污染问题，又可进一步提高能效比，进一步节省能源。（2）节水省地省去了锅炉房，冷却塔及附属的煤场、渣场所占用的面积。（3）节能经济能源利用率为传统方式的34倍，1KW的电能可得到45KW以上的制冷或供热的能量。（4）灵活安全可以做到“一机两用”。利用地下水热泵冬季向建筑物供暖，夏季向建筑物供冷，提高了设备的利用率。机组可灵活地安置在任何地方，节约空间。系统末端亦可作多种选择。无储煤、储油罐等卫生及安全隐患。自动化程度高，无需专业人员操控。（5）用途广泛从严寒地区至热带地区均适用。 在冬季不结冻地区的江、河、湖、水等均可得到有效利用。可为办公楼、宾馆、医院、饭店、超市、幼儿园、别墅、居民小区等提供中央空调系统，并可同时提供生活热水。可为纺织、化工、食品、电子等行业提供工艺冷冻水。（6）运行可靠机组的运行工况稳定，几乎不受环境温度变化的影响，即使在寒冷的冬季制热量也不会衰减，更无结霜除霜之虑了。维护简单，主机运行寿命可达25年以上。水源热泵运行原理地球表面浅层水源（如深度在500米以内的地下水、地表的河流、湖泊和海洋）吸收了太阳进入地球的辐射能量，这些水源的温度一般都十分稳定，冻土层以下温度一般稳定在15左右。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，夏季冷凝器冷凝温度高于30，由于地下水源温度15左右，比冷凝器内制冷剂温度低，所以可以高效地带走热量，而冬季，水源热泵机组蒸发器蒸发温度约2，比地下水温低，则从水源中提取能量，由热泵原理通过空气或水作为制冷剂提升温度后送到建筑物中。通常水源热泵水泵消耗1kw的能量，用户可以得到4kw以上的热量或冷量。 水源热泵根据对水源的利用方式的不同，可以分为闭式系统和开式系统两种。闭式系统是指在水侧为一组闭式循环的换热盘管，该组盘管一般水平或垂直埋于湖水或海水中，通过与湖水或海水换热来实现能量转移（该组盘管直接埋于土壤中的系统称为土壤源热泵，也是地源热泵的一种）；开式系统是指从地下或地表中抽水后经过换热器直接排放的系统。 本文讨论的即为闭式系统。水源热泵无论是在制热还是制冷过程中均以水为热源和冷却介质，用切换工作回路来实现制热和制冷的运行；更为方便的是由水回路中的三通阀来完成，一般小型的水源热泵是由电动阀门自动切换的。虽然一般在水源热泵系统原理图中表示了水源直接进入蒸发器（制冷时为冷凝器），在某些场合，如海水、污水源的情况，为避免污染封闭的冷水系统（通常是处理过的），需间接地用一个换热器来供水；另一种方法是利用封闭回路的冷凝器水系统，即闭式系统。 水作为热泵制热、制冷过程的介质，满足以下两个条件即可利用:一是水的温度在730之间，二是水量要充足。水源水可以是各种工业用废水、生活用水、海水、江、河水等，甚至是各种水源热泵机 组末端用户出 水 井回 水 井机组输入电能Q2被利用能Q1可利用能Q3夏季：制冷量 Q3=Q1-Q2 Q35Q2冬季：制热量 Q3=Q1+Q2 Q34Q2Q2: 机组耗功Q1: 地 能工业余热。水源热泵系统原理及变量关系简述说明：制冷时Q3：Q11:6 制热时 Q3：Q11:4.8 作为计算热电功耗的大概依据。水源热泵系统供暖、制冷的亮点亮点一：先进 水源热泵系统是目前国际最先进科技的前沿技术，系统集成优化技术,更加强了系统的节能使用效果，已成功推广应用各个行业领域，以及世界各国，在我国各个地区也开始了大规模的应用推广。国家重点工程国家大剧院、国家体育馆、奥运村、陆军航空兵学院等工程均采用水源热泵系统。亮点二：一套设备，三种功能，节省投资费用 水源热泵系统一种设备，能够满足一般情况下冬季冷风加热、夏季热风制冷、一年四季供为人员供应生活热水。且不需要燃气入网费。亮点三：节能使用水源热泵系统冬季制热效率可达一比四（与水源相关）以上，夏季制冷效率可达一比五，甚至一比六（与水源相关）。比冷水机组加燃气锅炉组合方式每年节约大量的运行费用。 水源热泵 燃油锅炉 燃气锅炉 电锅炉亮点四：环保水源热泵系统利用水源中蕴含的巨大低品位能源，这种能源是清洁的可再生能源，是国家大力推荐的替代能源，其清洁、环保深刻符合建设和谐社会这一主题。亮点五：美观 水源热泵系统只需设简单的机房，无其他附属设施，所有室外供回水管线全部采用地下铺设，而传统供热方式的锅炉房需设较高的烟囱，冷水机组需设冷却塔，严重影响整个大楼外部环境。亮点六：控制简单，管理安全机组采用高效的系统控制软件，系统运行可根据末端负荷分级调节，运行管理方便，机房只需管理人员1人。且运行过程无高温、高压气体产生，是最安全的供暖冷方式。水源热原理简图水源热泵加立式风机盘管 水源热泵螺杆机组一、工程设计原则：工程方案中明确的几个设计原则如下：1、做到地热能综合利用，达到最佳经济运行状态。2、空调设计温度值，根据国家规范冬季温度202，夏季262。3、整个空调系统采用全自动控制，自动调节负荷，自动调节温度。4、本工程设计方案遵循技术先进，投资省，效率高，经济实用，节省能源，无污染，运行管理简便的原则。二、工程设计方案1、空调设计负荷：建筑物类型住宅居住区综合学校办公医院托幼旅馆商店食堂餐厅影剧院展览馆大礼堂体育馆热指标（W/m2）58646067608065806070658011514095115115165建筑采暖热指标推荐值按我国现行暖通空调设计手册中推荐冷、热负荷指标，结合该建筑对墙体进行保温的程度，设计工程冷、热负荷的计算。2、生活热水用量：根据建设单位提供的资料，每人按照热水定额0.08m3/天计算，水温应在40以上。3、采暖与制冷：3.1冬季采暖 井水侧通过抽水泵进入机组机组，提取热能后热水在空调侧进入风机盘管或者地暖盘管与室内空气进行热交换，达到供暖的目的。设计时通过计算空调侧水量来设计热水循环泵的功率和扬程。3.2夏季制冷 井水进入机组井水侧，将机组制冷时产生的热量带走，流入回水井；空调侧产生的制冷水进入空调系统，风机盘管与室内空气热交换，达到制冷降温的目的。计算空调面积内所需的冷热负荷、机组的能效比、水的比热，就可以计算出提取热能的数值，最终可以得出取水井的取水量，设计取水井数量。4、主要设备选型及功能分区：根据以上计算，确定冬季采暖夏季制冷所用的机组功率和数量，井水进回水流量，水泵循环水泵等功率扬程，井的结构出水量数量位置，室内空调侧管路结构走向，机房位置，配电功率，膨胀水箱和蓄能水箱容量位置等。6、投资分析：1）出回水井、水泵及室外管道除砂设备水处理设备等。2）机房设备，热泵机组，控制机柜，循环水泵，主水管路，压