水环热泵空调系统简介

水环热泵空调系统简介
摘要：概述了水环热泵空调系统在我国的历史和现状，简要介绍了水环热泵空调系统的工作原理和适用处合，重点分析了水环热泵空调系统的优势和缺点。

关键词：水环热泵水/空气热泵节能
0 前言
热泵从本质上来讲是一种热回收装置，它从低温热源处吸取热量并提高品位后，再在高温热源处放热，起到节省高位能的租用。

自1989年以来，热泵技术在我国的应用与进展进入了兴隆期。

据统计，1996年我国空调设备（指电动冷热水机组、吸收式冷热水机组、房间空调器和单元空调机组，但不包括入口机组）的总制冷能力约为2000万kW，其中热泵型机组的制冷能力约占60%[1]。

20世纪80年代初，我国在一些外商投资的建筑中采纳了水环热泵空调系统[2]。

时至今日，水环热泵空调系统在我国的应用已经有了不小的普及。

90年代水环热泵空调系统便在我国取得普遍的应用。

据统计，1997年国内采纳的工程共52项[2]。

不仅在北京、上海、广州、深圳、天津等大城市中一些工程采纳它，而且如佛山、绍兴、惠州、泉州等
中小城市也开始采纳水环热泵空调系统。

另外，有关水环热泵空调系统的研究也卓有成效。

从1993年起，原哈尔滨建筑工程学院就开始了水环热泵空调系统在我国应用的预测分析与评判。

以后，很多相关论文随之发表，如文献[3]。

2005年，国内水环热泵空调系统的工程技术专著，即文献[4]——《水环热泵空调系统设计》出版。

1 水环热泵空调系统的概况
水环热泵空调系统是指小型的水/空气热泵机组的一种应用方式，即用水环路将小型的水/热泵机组并联在一路，形成一个封锁环路，组成一套回收建筑物内部余热作为其低位热源的热泵供暖、供冷的空调系统。

典型的水环热泵空调系统由三部份组成：（1）室内的小型水/空气热泵机组；（2）水循环环路；（3）辅助设备（如冷却塔、加热设备、蓄热装置等）。

水环热泵空调系统的大体工作原理是：在水/空气热泵机组制热时，以水循环环路中的水为加热源；机组制冷时，那么以水为排热源。

当水环热泵空调系统制热运行的吸热量小于制热运行的放热量时，循环环路中的水温度升高，到必然程度时利用冷却塔放出热量；反之循环环路中的水温度降低，到必然程度时通过辅助加热设备吸收热量。

只有当水/空气热泵机组制热运行的吸热量和制冷运行的放热量大体相等时，循环环路中的水才能维持在必然温度范围内，现在系统高效运行。

2 水环热泵空调系统的优势
上世纪80年代初期在我国应用的一些水环热泵空调系统显示出了许多的优势：如回收建筑物余热的特有功能；不像传统锅炉那样会对环境产生污染；省掉或减少常规空调系统的冷热源设备和机房；便于分户计量与记费；便于安装、治理等。

据有关文献的预测分析，水环热泵空调系统上一种很有前途的节能型空调系统[2]。

下面，本文从组成系统的三个方面一一分析水环热泵空调系统的优势。

水循环环路方面
第一，按水环热泵空调系统在建筑物中的用途，它属于热回收式热泵系统。

在室外空气温度较低的情形下，建筑物的周边区需要额外的热量来维持室内温度的稳固舒适；与此同时，建筑物的内区那么因为存在室内热源（如照明、设备、人体等散热），而需要降低室内的温度。

水环热泵空调系统通过同时连通建筑物周边区和内区的水循环环路，能够将内区产生的余热转移到周边区，在对内区供冷的同时对周边区供热，而不存在或少量存在常规空调系统在同种情形下的冷热量抵消所造成的能量浪费。

因此，该系统的建筑物热回生成效好，在充分利用余热的同时节约了能源。

当建筑物内部同时由供热工况机组和供冷工况机组模式同时运行时，采纳水环热泵空调系统的运行费用最多可降低至50％左右。

第二，与上类似，为了达到同时供冷供暖的成效，相关于常规空调系统必需采纳造价昂贵的四管制风机盘管系统而言，水环热泵空调系统的水循环环路仍然采纳两管制。

如此，就可不能存在或减少常规的四
管制的风机盘管系统对各个条件要求不同的房间空调时所显现的冷热量抵消，幸免了由此造成的能量的无谓消耗，更节省了管道系统的初投资费用。

再次，由于水循环环路中的水温在常温范围内、与其环境温度的温差不大，因此常温水所消耗的能量比常规空调系统小得多。

同时，因为减少了输配进程中的冷热耗散等损失，环路的热损失也比常规空调系统要小得多。

总的来讲，水环热泵空调系统与常规空调系统相较，仅管道热损失减少这一项，节能效率约为8％～15％[5]。

而且，由于水循环环路管道可不设保温和防潮隔湿，还能减少保温层及其它的一些材料费用。

小型水/空气热泵机组方面
一样，水环热泵空调系统采纳的都是室内的，依照室内负荷的大小别离安装在各个房间内。

各房间内的用户就能够够依照室外温度的转变和各自不同的要求，在一年内的任何时刻随意进行房间里的供暖或供冷的调剂，而可不能阻碍到其它房间的温度。

由于便于调剂也可不能显现房间过冷、过热等情形，既幸免了常规空调系统的能源浪费，又营造了良好的室内环境。

同时，室内的小型水/空气热泵机组也便于分户计量和分户收费。

关于业主来讲，若是采纳常规空调系统，就必需一次购齐冷水机组及其它设备，往往会造成专门大的资金压力，而且冷水机组一样要在安装一两年后才能发挥效益；而水环热泵空调系统中的小型水/空气热泵机组能够分期投资、分批建设，乃至能够在用户入住前逐层安装，其投资回报效益高、生效快。

这一特点也使水环热泵空调系统在旧楼翻新或系统改造中很有市场，因为常规空调系统无法幸免损坏原有的结构，且不易找到适合的冷冻机房，一样还需要全楼停业来进行改造工程，造成的经济损失较大。

关于设计方来讲，由于采纳了室内的小型水/空气热泵机组，也就没有了体积庞大的风管、冷水机组等，因此系统布置加倍紧凑、简练和灵活，也不用再设置空调机房（或减少机房面积），也为业主增大了利用面积及有效空间。

水环热泵空调。

关于施工方来讲，由于小型水/空气热泵机组能够在工程里进行组装，因此减少了工地的安装工作量。

辅助设备方面
若是再在水环热泵空调系统中加入蓄热装置等辅助设备，那么更能提高系统的经济性。

因为蓄热装置能够实现内区制冷机组向水循环环路中释放的冷凝热与周边区制热机组从水循环环路中吸取的热量在一天或更长的时刻周期内达到平稳，从而降低了冷却塔和水加热器的年耗能量。

3 水环热泵空调系统的缺点
水环热泵空调系统的进展要紧面临来自两个方面的问题：其一是从系统那个方面来看，国内的一些建筑物内余热小或无预热，尚需补充加热设备，致使其不能充分发挥原有的一些优势；其二是从设备那个方面来看，水环热泵空调系统中采纳的小型水/空气热泵机组所存在的一些固有问题也限制了其更普遍的应用。

目前，针对上述的两个缺点，也显现了许多的解决方法，以期推行水环热泵空调系统的应用。

建筑物内余热不足
通过度析水环热泵空调系统的运行特性咱们可知，只有当建筑物内区有大量余热且周边区需要供热，才能通过水环热泵空调系统将建筑物内区的余热转移到需要热量的周边区，从而达到回收建筑物余热、节约能源的目的。

可是，我国的各类建筑物内部负荷不大，建筑物的内区面积又小，因此建筑物的余热量也较小。

在这种情形下，若是要采纳水环热泵空调系统，那么必将要增设锅炉。

但是，将锅炉的高位热能加热水循环环路中的循环水使之成为与室温相差无几的低温热源，再由水/空气热泵机组消耗电能将其提升到高位热量向室内供暖，这本身确实是不经济、不合理的。

另外，若是采纳的是燃煤锅炉，还存在一个环境污染的问题。

解决建筑物内余热不足那个问题的途径，确实是由建筑物的外部引进低温热源，以替代建筑物内的余热量。

太阳能、水（地表水、井水、河水等）、土壤、空气都可作为水环热泵空调系统的外部能源[6]。

例如大连电力大厦（高层单元式建筑）利用热电厂冷却水作为水环热泵空调系统的外部热源，收到良好的节能成效[2]。

另外，哈尔滨工业大学提出一种空气/水热泵与水/空气热泵耦合双级热泵供暖系统。

该系统在严寒地域，用空气源热泵冷热水机组制备10℃～20℃低温水，通过水环路送至室内各个水/空气热泵机组中，水/空气热泵再从水中汲取热量，直接加热室内空气，达到供暖目的[7]。

总而言之，能够通过廉价的辅助热源来解决建筑物内余热不足的问题，拓宽水环热泵空调系统的应用范围。

小型水/空气热泵机组
首当其冲的是小型水/空气热泵机组的的制冷性能系数COP远小于大型冷水机组，而且在相同制冷量条件下价钱就其它型式的主机来讲也偏高。

另外一个重要的问题，确实是小型水/空气热泵机组安装在室内，热泵机组内部的紧缩机和风机将会成为一个专门大的噪声源，无法知足室内环境的噪声标准要求。

针对如何提高水环热泵空调系统在供冷中的经济性那个问题，咱们能够通过在空调系统设计中采纳混合系统的形式加以解决。

混合系统是
指水/空气热泵机组同其它空调设备（如冷水机组、单元柜式空调机等）一起组合而成为全新的空调系统。

一样，为了提高系统运行的经济性，在建筑物内区设置单元式空调机组（水冷），向内区供冷，而周边区设置水/空气热泵机组，向周边区供冷或供热，也是一种值得注意的混合系统形式[7]。

而在操纵房间内的小型水/空气热泵机组噪声问题方面，文献[8]给出了详尽的论述。

其操纵噪声的方法包括操纵噪声源、合理设计、正确安装、认真调试和保护等四个方面，每一个方面又各有许多具体的实施方法。

实践说明，若是在工程建设中能够正确对待噪声问题，采取合理方法，完全能够知足室内环境噪声标准要求。

4 终止语
由以上分析能够能够看出，只要咱们合理设计、标准安装、灵活治理，水环热泵空调系统就必然能发挥出它既有的经济、节能、环保等优势。

固然，咱们也应当依照各个地域、各个建筑物的特点，确信是不是采纳水环热泵空调系统。

尤其是北方地域的、内区面积大、内区的余热量也大的建筑物，最适于采纳水环热泵空调系统。

相反，南方一些地域的、全年绝大部份时刻需要供冷的建筑物，那么不宜采纳水环热泵空调系统，因为它并非比风机盘管或其它常规空调系统节能。

在能源每一年增加率约为3％～5％的条件下，要知足国民经济持续每
一年增加8％～9％，即在能源欠缺的条件下，必需重视节能技术和节能产品的开发[1]。

水环热泵空调系统本身回收建筑物余热、节约能源，假设与太阳能、地下水、工业废水等低位热源相结合，更能拓宽其应用范围。

在国家日趋重视建筑节能的今天，水环热泵空调系统有着庞大的节能潜力和广漠的应用前景。

参考文献
[1] 李先瑞，朗四维．热泵的现状与展望[J]．《暖通空调新技术》编委会．暖通空调新技术1[C]．北京：建筑工业出版社，1999，1-4
[2] 马最良，杨自强，马光昱．我国热泵空调进展的回忆与展望[A]．《暖通空调新技术》编委会．暖通空调新技术2[C]．北京：建筑工业出版社，2000，24-27
[3] 姜益强，姚杨，马最良．水环热泵空调系统假设干问题分析[J]．流体机械，2001，29(11)：52-54
[4] 马最良，姚杨，杨自强等编著，水环热泵空调系统设计[M]．北京：化学工业出版社，2005
[5] 好心（上海）空调设备．“水源/水环热泵空调”系统组成、运行原理及优势．陆亚俊，马最良，邹平华编著．暖通空调[M]．北京：建筑工业出版社，2002
[7] 姚杨，马最良．水环热泵空调系统在我国应用中应注意的几个问题[J]．流体机械，2002，30(9)：59-61
[8] 邹慧明．水环热泵系统中的噪声问题[J]．暖通空调，2005，35(7)：131-132。