探析我国地表水源热泵技术应用

1、探析我国地表水源热泵技术应用摘要：随着科技的发展，“低碳”、“节能减排”越來越成为人们追求 的日标。绿色建筑，减少冬季釆暖所造成的大气污染，降低空调能耗，推 广可再生能源在内的清洁能源是我们暖通空调工作者义不容辞的责任。水 源热泵系统被称为二十一世纪的“绿色空调”技术，其具有高效节能、安 全可靠、满足多工况要求，环境效益显著等特点而被广泛采用。本文就地 表水源热泵在设计、应用屮的体会做出了初步分析。关键词：地表水源热泵；特点；技术abstract: with the development of scienee and technology, low carbon", /zenerg

2、y-saving emission reduction77 become the goal of people. green building, reduce the air pollution caused by the winter heating, reduce the en ergy con sump tion of air-condi ti o ning, promotion of renewable energy, clean energy is our bounden duty of hvac. water source heat pump system is called tw

3、enty-first, century "green air-conditioning" technology, which has high efficiency and energy saving, safe and reliable, satisfy various work conditions, characteristics of environmental benefits and is widely used. this paper makes a preliminary analysis on the experience of the surface w

4、ater source heat pump in the clesign, application.key words: surface water source heat pump characteristics;technology中图分类号:p426. 1+2一、地表水地源热泵的概述 地表水地源热泵系统由潜在水面以下的、 多重并联的塑料管组成的热交换器取代了土壤热交换器，与土壤热交换地 源热泵一样，它们被连接到建筑物中，并且在北方地区需要进行防冻处理。 地表水热泵系统的一个热源是池塘、湖泊或河溪中的地表水。在靠近江河 湖海等大量自然水体的地方利用这些自然水体作为热泵的低温热源是值 得考虑

5、的一种空调热泵的型式。热泵与地表水的换热可采用开式循环或闭 路循环的形式。开式循环是用水泵抽取地表水在换热器中与热泵的循环液 换热后再排入水体。但水质较差时在换热器中会产生污垢，影响传热，甚 至影响系统的止常运行。更常用的地表水热泵系统采用闭路循环，即把多 组塑料盘管沉入水体中，热泵的循环液通过盘管与水体换热，可以避免水 质不良引起的污垢和腐蚀问题。二、地源热泵的工作原理系统通过地源热泵将环境中的热能提取出 来对建筑物供暖或者将建筑物中的热能释放到环境中去而实现对建筑物 的制冷，夏季可以将富余的热能存于地层中以备冬用；同样，冬季可以将 富余的冷能贮存于地层以备夏用。这样，通过利用地层自身的特点

6、实现对 建筑物、环境的能量交换，其原理如图。在制冷状态下，地源热泵机组 内的压缩机对冷媒做功，使其进行汽-液转化的循环。通过蒸发器内冷媒 的蒸发将山风机盘管循环所携带的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时 再通过冷凝器内冷媒的冷凝，由水路循环将冷媒所携带的热量吸收，最终 由水路循环转移至地下水或土壤里。在室内热量不断转移至地下的过程 中，通过风机盘管，以13°c以下的冷风的形式为房间供冷。在制热状态 下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，并通过换向阀将冷媒流动方向 换向。由地下的水路循环吸收地下水或土壤里的热量，通过冷凝器内冷媒 的蒸发，将水路循环中的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时

7、再通过蒸 发器内冷媒的冷凝，由风机盘管循环将冷媒所携带的热量吸收。在地下的 热量不断转移至室内的过程中，以35°c以上热风的形式向室内供暖。三、地表水源热泵在设计及应用的分析1. 板式换热器为实现水质较差的地表水源热泵系统的应用，只能对水质进行预处理（比较简单的除沙、除藻处理）以解决污物对流断面的阻塞问题。但是仅 仅是预处理是不够的，因为此时水质中仍然含有大量小尺度污物及溶解性 化合物，是一种固液两相、固相多组分流体。为了避免这些污物进入热泵 机组，我们常常在机组与地表水之间加一道板式换热器进行隔离。在选择 换热器时耍注意的是一般选择碳钢型换热器。因为尽管各地地表水相差很 大，但其p

8、h值却都近似为7,接近中性。这就决定了其对碳钢的腐蚀性不 是很严重，特别是在密闭运行的情况下。采用钛合金等昂贵防腐蚀金属做 成的换热器，其代价往往不如直接更换廉价的碳钢换热器来的合算。在地 表水端设置板式换热器，冬季，机组与换热器间用乙二醇溶液（浓度25%） 作为载冷剂，通过换热器与地表水源侧小温差换热，避免由于水温过低而 结冰，同时可以保证机组侧的的循环水为洁净水，不受水源水的影响。2. 水源取水系统 一般地表水源热泵采用开式取水系统，其主耍由取水头部、引水管、 泵房、供水管、水处理装置组成。取水头一般安装与湖中央底部，挖深至 水面以下3.5,湖底用混凝土进行硬化处理，作为取水头部基座。滤水

9、管 固定于支架上。取水头部外面用2040目尼龙栅网包裹，以阻拦水草、树 叶等较大尺寸的污物网上的污物较多时，设备自行启动反冲洗功能，将污 物从旁通管清除。反冲洗时，装置仍然维持过水能力。反冲洗时间长短可 以根据情况设定。虽然湖水的含盐量及矿化度低，但是敞开水体含氧量较 高。综合考虑抗腐蚀性及经济成本，水源水管（包括引水管、供水管、回水 管）均选用u-pvc塑料管。另外，水源水管上的附件和阀门，也选用抗腐蚀 产品。引水管一端通过变径弯头连接在取水头部的四通接头上，另一端与 泵房中的水源水泵连接。引水管沿河底东侧铺设。供水管沿管沟直埋，埋 深lm,由泵房铺设到机房。为了减少冋水对取水温度的干扰，并

10、且使冋水与 湖水进行充分的热量交换，将排水口设置在距离取水口约150 m的南端。3 热回收所谓热回收就是制冷剂在蒸发器中吸收冷却水的热量，经压缩后在冷 凝器中放出热量，加热在其中流过的低温生活热水。在冷凝器中，制冷剂 凝结成饱和液体，经节流阀节流降压降温后进人蒸发器蒸发吸热，汽化为 干饱和蒸汽 从而完成一个循环；生活热水在冷凝器中吸热升温后.流人 蓄热牛活热水箱。生活热水箱循环水不断经过水源热泵直至被加热到生活 热水所需温度。研究冷凝热回收和免费热水供应系统研究是一项既有理论 价值，又有重要工程实用价值的课题。对大型系统的研究，山于其工况的 复杂性、多变性，有待解决的难点问题还很多，比如：如何

11、解决冷凝热与 用热量在时间及量上的不同步问题；热水供应负荷变化规律问题；蓄热装 置在系统运行中的动态模拟以及系统形式等问题。下面就介绍常见的热冋 收问题及解决方案。1. 由于空调余热回收系统只能在开启空调时才能使用，在改造时必须 保留原有的热水生产系统，且最好采用与原有热水系统串联形式，以便空 调余热回收水温过低时能够及时投人使用，保证热水的正常供应。2. 由于热水负荷是不均匀的，而空调余热冋收的热水会随着空调负荷 的变化而变化，造成热水的使用与生产不是同步，所以，需用一个余热水 罐作为热水贮存缓冲，在条件允许下尽可能做到能容纳系统用水高峰时lh 的用水量。3. 在冷凝器的热量能及时排放的情况

12、下，不会引起冷凝压力的下降。 要对冷却水泵进行变频节能改造，因为部分的负荷已经传递给了热水系 统，可以使冷却塔处于最有效率的工况下工作，提高系统的节能效率。4为了保证冷热水管的压力均衡，使水温稳定且容易调节，可在回水 进入余热水罐前的管路加装平衡阀，避免各分区的热水水温不一样。四、结束语水源热泵是一项节能技术，在改善生活。减轻环境污染。促进经济可 持续发展上都有这重要作用。未来能源与环境的问题将是人类面临的重大 挑战，也是促进科学技术发展的良好机遇。正因为这样，热泵技术将会在能 源与环境问题的推动下获得进步与发展。为此，关注我国热泵技术发展进 步中的问题,其目的是更好地走出一条有中国特色的热泵技术新型发展道 路,寻求我国发展热泵技术最优或较优的发展路径。在建筑