带热水供应的地源热泵机组研究

1、带热水供应的地源热泵机组研究 摘要：通过对普通地源热泵机组的改进，在机组中增设生活热水加热 器，使之成为带热水供应的地源热泵机组。机组运行时，高温高压的 压缩机过热蒸汽首先加热生活热水器中的自来水， 然后才通过冷凝器。 因此，机组在夏季运行时，可免费加热生活热水；冬季运行时，如需 要生活热水，则牺牲部分供热量，来加热所需的生活热水，当无需生 活热水时，则完全供热运行。由于此机组是以土壤或地下水作为低位 热源，机组运行性能稳定，冬季运行时，系统能效比高达3.72。整个冬季运行时，测试所得的供暖和生活热水费用很低，约为燃气集中供 热的 53左右，因此此机组市场前景广阔。关键词：地源热泵热泵机 组生

2、活热水能效比1 概述地源热泵( GroundSourceHeatPump)技术是利用大地作为低位热源， 通常是利用地球表面浅层水源如地下水、河流、湖泊中吸收的太阳能 和地热能，并应用热泵原理，对建筑物进行冬季供暖、夏季制冷。 地球表面浅层水源如深度在 100 米以内的地下水、地表的河流、湖泊 和海洋中，吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量，并且温度一般都 相对稳定。地源热泵机组工作原理就是在夏季将建筑物中的热量转移 到水源或土壤中蓄存起来，而冬季，则从水源或土壤中提取能量供给 建筑物使用。地源热泵的名称最早出现在 1912 年瑞士的一份专利文献中 1，但真正 意义的商业应用也就十几年的历史，但发

3、展相当迅速。如美国，截止 1985年全国共有 14,000台地源热泵，而 1997 年就安装了 45,000台， 到目前为止已安装了 400,000 台，而且每年以 10的速度稳步增长。 1998 年美国商业建筑中地源热泵系统已占空调总保有量的 19，其中 新建筑中占 30。中、北欧如瑞典、 瑞士、奥地利、德国等国家主要利用浅层地热资源， 采用地下埋管（埋深 <400 米深）的地源热泵，用于室内地板辐射采 暖或提供生活热水。据 1999 年的统计，家用供热装置中，地源热泵所 占比例较高，瑞士为 96，奥地利为 38，丹麦为 27。同时，中、 北欧海水源热泵的研究和应用也比较多。 在我国，地

4、源热泵的应用才刚刚起步， 但发展潜力十分巨大。 一方面， 随着城市环境问题的日益重视和能源结构的调整，北方地区新建小区 一般不能使用燃煤锅炉房供热，以何种方式解决这些新建小区的供热 问题成为目前住宅建设中的大问题。另一方面，近年来我国住宅空调 安装率迅速增长。上海居民住宅空调拥有率已超过 60，北京也达到 34，城镇居民住宅平均拥有率已达 20，并且目前家用空调拥有率 仍在飞速增长。这样，对于我国的广大地区，住宅环境就不再仅仅是 采暖问题，而是要统一考虑供暖和制冷的需求。 借鉴发达国家的经验， 采用地源热泵方式可能成为满足这种要求的最佳方式。 通过对普通的地源热泵机组研究，对系统流程进行了改进

5、，使普通的 地源热泵机组在供热或制冷的同时，供应生活热水，做到一机多用，节约初投资 2 机组原理带热水供应的地源热泵机组研究 :3 试验样机及实测结果3.1 试验样机 根据以上的原理，在制作试验样机时，作了一些变动，主要是把氟路 换向改为水路换向，即取消四通换向阀，在水路上设置换向阀组V1、V2、V3、V4和 V5、V6、V7、V8。其系统图见图 2。此机组采用一台 7HP涡旋式压缩机， 生活热水罐的容积为 80L，应用在 一联体别墅中。别墅的建筑面积约 180m2，分上下两层，空调末端为 风机盘管。冬季制热运行时，阀 V1、V3、V5和 V7关闭，阀 V2、V4、 V6和 V8打开；夏季制冷

6、运行时， 则阀 V1、V3、V5和 V7打开，阀 V2、 V4、 V6和 V8关闭。 3.2现场检测结果 现场运行效果测试委托 “国家空调设备质量监督检验中心 ”进行。测试的 仪器见表 1，测试结果见表 2。图 2 带热水供应的热泵机组系统图表 1 检测仪器仪器名称范围准确度1/10 刻度玻璃水银温度计 （国产 ）30 20， 0 50， 0100 0.1 数字功率表 WT130（日本 ） 0400A/5A5f.SFLB型超声波流量计 （日本 ） 016m/s 0.03m/s（<2m/s）电子秒表 （国产 ）/0.01sHm34 数字式温湿度仪 （芬兰） 2060，090RH 0.3 ，

7、2RH表 2 制热工况测试数据（带热水供应）时间 水源侧用户侧耗电井水温度井水水量 （m3/h）热水温度热水水量 （m3/h） 压机输入功率 （kW）水泵输入功率 (kW) 总输入功率 (kW) 供水() 回水() 供水() 回水() 15:2011.57.82.56544.237.61.9704.80.245.0415:3011.47.52.57944.537.91.9764.80.245.0415:4011.37.52.56044.437.71.9764.80.245.04155011.37.52.56544.337.61.9764.80.245.0416:0011.27.52.56544

8、.237.61.9764.80.245.0416:1011.57.62.56744.237.61.9754.80.245.04 平均值11.47.62.56744.337.71.9754.80.245.04 制热量 (kW)15.16COP3.0备注1. 室外温度： 0.72. 一层室内平均温度： 21.5，二层室内平均温度： 22.53. 检测时间段内，生活热水出水温度为 50，提供的生活热水水量为 80kg 带热水供应的地源热泵机组研究 :3.3 冬季运行能耗 为了更全面了解带热水供应热泵机组的运行情况和运行费用，对应用 此类热泵机组的某小区进行了跟踪检测， 测试结果见表 3。表3 冬季运 行费用检测数据（带热水供应）单元号用电量运行费用备注 总用电量 （kWh/ 季） 每 m2 用电量 （kWh/m2季 ） 总费用（元/季） 每 m2 费用 （元/m2季 ）9-1507631.721994.8712.59-2651840.742561.5716.09-4668541.782627.2016.48-1538033.622114.3413.28-3682742.672683.0116.87-2458228.641800.7311.36-1513032