论水源热泵的特点及发展前景

　　摘要:本文论述了水源热泵空调系统现状，技术原理，技术特点，应用及存在的问题进行分析，并展望了水源热泵系统的发展前景，非常值得我们去研究探讨。
　　关键词：能源利用；存在问题；技术优点；发展前景；
　　近年来，随着全球经济的迅速崛起，温室效应和臭氧层枯竭等威胁这人类的生存，这些都与各国的能源产业结构有直接关系。而我国的能源紧缺、能源利用率低、浪费能源等问题直接导致大气中的二氧化碳增长，致使大气层温度不断升高，从而导致了大自然无法保持正常的生态平衡。本文从节能环保的角度出发，对水源热泵技术进行深入研究，有效提高能源利用率，同时也可以改善大自然的环境。
　　1水源热泵的技术原理
　　根据热力学第二定律，把高品位的能量作为低品位能量使用是不等位交换，是一次能源的浪费。热泵是利用那些温度太低而不可能被其他的设备加以利用的热量的唯一系统，是一种从低温热源吸取热量，使其在较高温度下，作为可利用的有用能源的装置。热泵技术正是开发和强化高质量能源利用率的重要手段，是我们获取可再生能源，维护生态平衡环境的有效手段之一。
　　水源热泵，是将蕴藏于江河，湖泊，深井水，地表水中的大量不可直接利用的低品位热量提出，采用热泵技术原理，变成可以直接利用的高品位热能的装置。水源热泵供热空调系统主要由二部分组成，即室内制冷制，热系统和室外的冷热源系统。地球表面浅层水源地下水，地表的河流，湖泊和海洋中吸收了太阳进入地球相当的辐射能量，并且水源的温度都十分稳定，水源热泵的工作原理就是在夏季将建筑中的能量转移到水源中，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量；而冬季，则从水源中提取能量，由热泵原理通过空气或水作为载冷剂提升温度后送到建筑物种。水源热泵机组可利用水体的温度，冬季一般为12~22℃，水体温度比环境空气的温度高；而夏季一般为18~35℃，水体的温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降低，能效比也因此提高，水源热泵机组可供暖，空调，同时还可以供生活热水，一机多用，一套系统可以替代传统的锅炉加空调二套甚至更多的装置。
　　2有待研究和探讨的问题
　　（1），地下水的开采可能带来的问题。水源热泵技术的应用，期先觉和必要的条件是在所建的建筑物周围需要有充足的地下水或者其他水源，在目前已应用的水源热泵系统中，大多采用地下水来提取热能，如何解决取水井与回灌井的水位平衡问题，以及由于回灌井的回流速度，能否给周围的建筑物，构筑物等造成安全上的，质量上的问题都需要进一步地从理论上和实践上进行深入的研究与探讨。
　　（2），目前已经运行的水源热泵供热空调系统，室外冷源大多为地表水与地下水，采取打井的办法，根据建筑物面积及供热，供冷负荷的不同情况，至少要打二眼及二眼以上的井，即有取水井又有回灌井，在满足机组所需的水量的前提下，取水井与回灌井的数量之比，取水井与回灌井在不同水位时的间距以及取水井与回灌井井壁所需材料等问题都需要进一步从理论和实践中总结。
　　（3），水源热泵最大的问题在于结合实际情况，提供一个稳定的水源，同时要解决好地下水的回灌问题以及冬季如何最大限度地利用水中储藏的能量。目前工程中基本利用自然回灌，由于自然回灌只是重力做功，而取水时动力做功，要维持水系统的平衡，确保取出的水全部回灌，取水井与回灌井的比例一般采用1：2或1：3，这不仅增加投资，而且在部分负荷下回灌井利用率低，有时还因为场地的原因无法满足打井的要求。因此，能否解决即减少投资，减少井位，同时要保证井水的回灌问题，将直接关系到水源热泵的发展与应用。
　　3技术优点
　　根据我国国情，人口众多，能源有限，水源热泵技术符合国家可持续发展战略，相比传统的供热空调方式具有明显优势，其技术特点主要是：
　　（1），环保节能。利用地下浅水做供热空调的冷热源，也可以作为供应生活热水的热源，省去了燃煤，燃气和燃油带来的空气污染，省去了锅炉房和冷却塔，节约占地，同时也避免了冷却塔的噪声和霉菌的污染，符合环保的要求。
　　（2），一次投资经济。水源热泵的一次投资仅为其它中央空调的1/2~2/3,省去了锅炉房，换热站及冷却塔的费用，虽然增加了部分打井的费用，总体看，初投资的费用降低的比较多。
　　（3），节能经济。能源利用率高，投入的单位电能可能得到的热能较传统的供热空调方式大，运行费用节约1/2~1/3。我们在评价水源热泵性能优劣时常用的是其性能系数，即cop值。它的定义是系统输出的高温热量与所消耗的能量的比值，水源热泵在供热时cop值可达到3.5~4.0，制冷时的cop值则高达6.0左右。由于水源热泵的cop值较大，决定了建筑的供热，空调费用较低，一般情况下冬季运行费用在10~15元/平方米，夏季空调费用在8~11元/平方米。在过渡季节可以直接使用地下水作为空调的冷源，保证建筑内空调所需的温度，不使用制冷机，大量节约电能。
　　（4），运行可靠。机组的运行情况稳定，几乎不受天气及环境温度的影响，机组主要运动零部件少，维护简单，主机运行寿命可达15年以上。
　　（5），灵活安全，利用水源热泵位冬季建筑物供暖，夏季向建筑物供冷，并可以提供生活热水，真正做到“一机多用”，提高了设备的利用率。机组可灵活安装在任何地方，节约空间，系统末端可有多种选择，无储煤，储油罐等卫生及安全隐患。
　　4水源热泵的发展前景
　　随着我国经济的告诉增长，社会购买力不断增强，水源热泵的投资对其应用的影响越来越小，而且随着科技的发展，水源热泵的技术更加成熟，同时使其成本继续下降，因此，水源热泵系统依靠其显著的节能环保性及投资的经济性具有很大的市场潜力。虽然我国的水源热泵事业较之国外起步较晚，但是90年代以来发展很快，已经成为全国很多地区的热点，各地普及程度越来越高，水源热泵既节能又环保的供热空调方式是符合当今世界可持续发展的一项绿色节能技术。国内的供热体制的改善，逐步向市场多元化发展，新技术的推广离不开政策和有关职能部门的支持，鼓励，电力部门也应该抓住契机，占领市场鼓励和支持水源热泵的开发和应用，根据实际情况制定出一套相关的优惠政策，加快水源热泵的开发研制及应用。因此，我们有理由相信，水源热泵在中国的发展前景将更加广阔。
　　参考文献：
　　【1】张男，刘群生，李云苍，热泵技术的发展与应用，【J】能源工程，2001.（4）。
　　【2】国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003
　　【3】马最良，吕悦，地源热泵系统设计与应用，机械工业出版社，2007。
　　【4】《暖通空调.动力》全国民用建筑工程设计技术措施节能专用篇，2007年版。
　　【5】张旭，热泵技术，化学工业出版社，2007.

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