闭式地表水地源热泵技术
地表水地源热泵的工作原理
地表水地源热泵的工作原理
地表水地源热泵（Water-source heat pump, WSHP）是一种利
用地表水作为热源或冷源，通过热泵循环系统实现供暖和制冷的设备。
其工作原理如下：
1. 热水循环系统：地表水通过地下水泵进入地表水循环系统。
这些水体可以来自近地表的湖泊、河流、水井或水井补给系统。
2. 水源侧换热系统：地表水进入换热器，通过与回路水体进行热交换来吸收或释放热量。
换热器中的回路水体则可以是供热或供冷系统中的循环水。
3. 压缩机循环系统：在地源热泵中，地表水与回路水体之间的热量转移由压缩机驱动。
压缩机是地源热泵中的关键组件，通过压缩制冷剂来提高其温度和压力。
4. 制冷剂循环系统：制冷剂在压缩机的作用下，由低压低温的汽态转变为高压高温的液态。
之后，制冷剂通过冷凝器与换热器中的水体进行热交换，将热量转移到地表水中。
5. 膨胀阀或节流装置：高压液态制冷剂通过膨胀阀或节流装置进入蒸发器，使其压力和温度降低。
6. 蒸发器循环系统：减压后的制冷剂在蒸发器中吸收地表水的热量，从而使地表水冷却或加热。
7. 回路水体循环：热量通过回路水体传递给供热或供冷设备，
实现室内空调或供暖。
8. 循环回路：冷却或加热后的地表水回流至地下水泵，继续循环使用。
通过以上循环，地表水地源热泵实现了利用地表水的恒定温度来提供供暖或制冷功能。
这种系统具有较高的能效和环境友好性，适用于城市和乡村地区，尤其适合有近地表水资源的地方。
{技术规范标准}地源热泵系统工程技术规范
地源热泵系统工程技术规范
2 术语
2.0.2 水源热泵机组 water-source heat pump unit 以水或添加防冻剂的水溶液为低温热源的热泵。通常
有水／水热泵、水／空气热泵等形式。 2.0.3 地热能交换系统 geothermal exchange system
将浅层地热能资源加以利用的热交换系统。 2.0.4 浅层地热能资源 shallow geothermal reso.22 抽水试验 pumping test 一种在井中进行计时计量抽取地下水，并测量水位变化
的过程，目的是了解含水层富水性，并获取水文地质参数。
2.0.23 回灌试验 injection test 一种向井中连续注水，使井内保持一定水位，或计量注
水、记录水位变化来测定含水层渗透性、注水量和水文地质 参数的试验。
2.0.24 岩土体 rock-soil body 岩石和松散沉积物的集合体，如砂岩、砂砾石、土壤等。
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地源热泵系统工程技术规范
2 术语
2.0.25 土热响应试验 rock-soil thermal response test
通过测试仪器，对项目所在场区的测试孔进行一定时间的连续加 热，获得岩土综合热物性参数及岩土初始平均温度的试验。
后返回地下同一含水层的地下水换热系统。 2.0.13 地表水换热系统
与地表水进行热交换的地热能交换系统，分
为开式地表水换热系统和闭式地表水换热系统。 2.0.14 开式地表水换热系统
地表水在循环泵的驱动下，经处理直接流经
水源热泵机组或通过中间换热器进行热交换的 系统。 2.0.15 闭式地表水换热系统 将封闭的换热盘管按照特定的排列方法放入具
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地源热泵系统工程技术规范
地表水地源热泵系统应用技术标准
地表水地源热泵系统应用技术标准一、系统设计地表水地源热泵系统的设计应充分考虑地质条件、气候特点、建筑物需求等因素，进行合理的设计。
设计时应明确系统的规模、布局、设备选型等，并确保系统运行稳定、安全、经济。
二、施工安装施工安装是地表水地源热泵系统的重要组成部分，其质量直接影响系统的运行效果。
施工过程中应遵循相关规范，确保管路安装、设备安装等工作的准确性和可靠性。
同时，应加强施工质量的监督和验收，确保施工质量符合设计要求。
三、运行维护地表水地源热泵系统的运行维护是保证系统长期稳定运行的关键。
应定期对系统进行检查和维护，及时发现和解决潜在问题。
同时，应对系统的运行参数进行监测和记录，以便对系统的性能进行评估和优化。
四、安全与环保地表水地源热泵系统的建设和运行应遵循安全与环保的原则。
在施工过程中，应采取措施保护地下水资源，避免对周边环境造成影响。
同时，系统运行过程中应采取措施减少能源消耗和排放，降低对环境的影响。
五、能效标准地表水地源热泵系统的能效标准是衡量系统性能的重要指标。
系统应满足相关能效标准的要求，提高能源利用效率。
同时，应不断优化系统设计和技术升级，降低能耗和提高能效。
六、故障处理针对地表水地源热泵系统可能出现的故障，应制定相应的故障处理方案。
故障处理应遵循及时、准确的原则，尽量减少故障对系统运行的影响。
同时，应加强故障预防措施的落实，降低故障发生的概率。
七、验收规范地表水地源热泵系统的验收应遵循相关规范和标准。
验收时应全面检查系统的各项性能指标，确保系统符合设计要求。
同时，应对验收过程进行记录和总结，为系统的长期运行和维护提供依据。
八、长期性能评估为了了解地表水地源热泵系统的长期性能，应对系统进行定期的性能评估。
评估内容应包括系统的能效、稳定性、安全性等方面。
评估结果应作为系统优化和改进的依据，促进系统的持续改进和发展。
地表水源热泵理论及应用
2 地表水源热泵
2.1 地表水源热泵
地源热泵主要由四部分组成：浅层地能采集系统、水源热泵机组、室内采暖 空调系统和控制系统。这是一个广义的术语，包括了使用土壤、地下水和地表水 作为低位热源的热泵空调系统，即以土壤为热源和热汇的热泵系统称之为土壤耦 合热泵系统，也称地下埋管换热器地源热泵系统；以地下水为热源和热汇的热泵 系统称之为地下水热泵系统；以地表水为热源和热汇的热泵系统称之为地表水热 泵系统[6 ]。
2.3 国内研究应用情况[1,7]
我国地表水源热泵的起步晚于地下水源热泵和地埋管地源热泵，从数量上 看，也显得比较少。2007 年，中国建筑业协会地源热泵工作委员会（中国热泵 委）对其成员单位上报的工程信息进行了统计，各类热泵的使用比例见表 1，其
污水源热泵 12%
地表水源热技术是一种有效利用可再生能源和低品位热能的技术。近年来，在能源 与环境问题的推动下，热泵技术得到了快速的发展和应用。我国拥有丰富的地表 水资源，以地表水作为低位热源的地表水源热泵系统在我国有着极其广阔的发展 和应用前景。
本文主要介绍了地表水源热泵的工作原理，国内外目前的发展、研究和应用 情况，地表水源热泵的特点，分析了其在我国目前应用过程中出现的问题及解决 措施，并对地表水传热过程、地表水的特点对热泵空调系统的影响、闭式地表水 源热泵系统的冬季防结冰问题进行了分析，最后列举了地表水源热泵系统的应用 实例。
在一些地区，地表水也被用于直接供冷。瑞典斯德哥尔摩于 1995 年建成了 利用海水的区域供冷系统，设计负荷为 60MW，冷源为来自波罗的海的海水。在 北美地区深水湖泊较多，湖水底部可常年保持 4~5℃的水温，是夏季空调很好的 冷源，可用于直接供冷。Cornell 大学建成了一个利用湖水供冷的工程，由于利 用了天然的冷源，能为该大学节约 87%的空调能耗。加拿大多伦多市兴建了目前 世界上最大的利用湖水的区域供冷系统，能提供多伦多市区建筑 40%的空调用
地源热泵闭式与开式分析
简介：空调用热泵是当前发展最快的一门技术，也是用于中央空调较理想的冷热源设备。
本文介绍了热泵在空调中的应用、发展、种类和两种快速发展的地源热泵的供冷供热原理，根据新国标《地源热泵系统工程技术规范》对比分析了这两种地源热泵的技术经济性、造价、共同优点,以及地下水热泵的弊端，提出了客服其弊端的措施。
并论述了地理管热泵的节能技术及其节能潜力。
关键字：地源热泵，地下水热泵，地埋管热泵，节能技术1 热泵在空调中的应用与发展1.1 热泵在空调中的应用热泵的应用范围非常广泛，既可用于木材、烟叶等的干燥，也可用于印染、啤酒等的工艺生产。
当然，热泵用于空调工程则更为有利。
因为热泵是能将低品位热源提高为高品位热源的设备，因而近年来发展很快。
空调用热泵其实是一种制冷机，是夏季能供冷、冬季能供热的特殊制冷机。
空调用热泵能给从事中央空调的技术人员创造施展才能的领域，同时也能为热泵制造企业和施工单位提供无限的商机。
正因为空调用热泵是中央空调新兴的一种很好的冷、热源方式——既能夏供冷、又能冬供热，因此近年来在中央空调工程中的应用越来越多，受到人们格外的重视。
1.2 常用空调热泵的种类空调用热泵的分类方法很多，诸如按循环原理分类，按吸热放热介质分类，以及按吸热源类型进行分类等。
采用按吸热源类型分类法可将常用空调热泵分为如下几类：（1）空气源热泵①冷暖空调机、一拖多；②VRV、多联机；③风冷式冷（热）水热泵。
（2）水源热泵①地下水源热泵（地下水地源热泵，井水源热泵），见图1；②地表水源热泵（江、河、湖泊水源热泵），湖水源热泵见图2；③中水、污水水源热泵；④海水水源热泵。
（3）地源热泵（地埋管地源热泵，土壤源热泵、大地耦合式热泵）①竖直埋管式地源热泵，见图3；②水平埋管式地源热泵；③竖直埋管＋水平埋管式地源热泵。
（4）水环热泵①夏季制冷机与冷却塔运行正常供冷；②冬季设一水箱，将水加热至13℃～15℃，再用热泵升温后供热。
图1 地下水地源热泵图2 湖水源热泵图3 地埋管地源热泵1.3 各种空调用热泵的发展前景上述四种热泵在中央空调中均有应用与发展，其中空气源热泵（一般称做风冷式热泵）最早应用于空调中，目前应用范围和数量在不断地增长，尤其当技术发展到在冬季室外气温降至－15℃～-20℃时仍能开机，这就为风冷式热泵创造了无限广阔的应用前景。
闭式地表水源热泵系统的滞流型水体与换热器性能研究
闭式地表水源热泵系统的滞流型水体与换热器性能研究地表水源热泵作为地源热泵的一种，是一项节能环保的可再生能源技术，可节约空调采暖能耗，建造节能建筑，尤其是我国江河湖海资源丰富，具有广阔的市场和迫切需求，但在推广应用过程中存在缺乏地表水体温度基础数据和盘管换热器性能参数等关键设计参数，对环境的承载能力评估无依据等问题。
针对地表水源热泵尤其是滞流型闭式系统目前的现状，由于机房及室内系统研究应用较为成熟，本文重点对系统中水体温度、盘管换热性能和水体承载负荷三方面进行了理论计算、实验研究和应用分析：在建立水体模型得到水体温度数据基础上，通过水体中的盘管换热性能研究得到设计参考数据，同时评估换热负荷下水体的热承载能力。
本文主要研究工作及结论如下：1)通过研究滞流型地表水体温度换热规律，建立了完整的三维水体动态耦合模型，并对CFD软件进行二次开发，输入了全年动态气象和边界参数——考虑了大气温度、太阳能辐射、蒸发换热、岩土壁面和底部温度等因素影响。
通过大量的数值模拟计算，得到了水体全年逐时温度分布结果，根据垂向温度分布规律分析了地表水源热泵利用：由于太阳能辐射的影响，在水表3m以内温度梯度随外界影响的波动幅度较大，占垂向温度梯度分布的70%以上，而5m以下则较为平缓稳定，夏季约为22℃~24℃。
因此利用地表水源作冷热源，建议水体的最小深度为3m，理想深度为5m以上。
2)由5m、10m和20m不同深度水体在上海典型气象年下全年逐时水温计算结果得出，整个水体与气温的全年平均温度相当，但波动幅度大大降低，环境温度最高为36.8℃，而水体的最高温度仅为27.2℃（5m水体）、25.7℃（10m水体）、24.5℃（20m水体）；环境温度最低为-4.5℃，而水体的最低温度仅为3.1℃（5m水体）、3.9℃（10m水体）、6.4℃（20m水体），体现了水体良好蓄能和温度相对稳定特点，因此地表水源比较空气源是良好的空调冷热源，而且夏季优势明显；同时可以看出，对不同深度水体，水体越深，蓄能和随环境温度变化的滞后性能越强，温度波动幅度也就越小，冷热源优势越显著。
闭式地表水源热泵水体热承载能力研究
Ｃｌ ｅｄ－ ｏｓ Ｌｏｏｐ Ｌ ａｋ Ｗ ａｔ ｅ－ ｅｒＳｏｕｒ ｅ ｃ Ｈｅａｔ Ｐｕｍ ｐ Ｓｙ ｔ ｓ ｅｍ ｓ
ＴＡＮ —ｈ ｎｇ ＬＩ Ｌｉｚ ｅ ， ＡＮ ｉｗｅ， Ｚｈ － ｉＣＨＥＮ ｉｎ— ｎ Ｊａ ｐｉｇ Ｉ ｓｉ ｔ ｆＲｅ ｉｅ ａｉ ｎａ ｙ ｇ ｎｃ ｇｎｅ ｒｎ ， ｈ ｎ ｈ ｉ ｉｏ ｏ ｉ ｅ ｓｔ ｎ ｔ ｕ ｅｏ ｆ ｇ ｒｔｏ ｎｄＣｒ ｏ ｅ ｉｓＥｎ ｉ ｅ ｉｇ Ｓ ａ ｇ ａ ａ ｔｎ ０ ２１ ４
闭式地表水 源热泵水体热承载 能力研究
谭 理政 连 之伟 陈建萍
上海交通大学制冷与低温工程研究所
摘 要 ： 针对 闭式湖水 源热泵 ， 以上海市东方绿舟 湖水水 体为研究对 象 ， 采用计算 流体力学 （ Ｆ 方法对 湖水源 Ｃ Ｄ） 热泵系统湖水换热端进 行了三维模拟 ， 并用实验数据对模拟 的正确性进行 了验证 。 拟结果表 明 ： 模 对上海地 区， 在 水深为 ４ 的水体 中 ，冬季工况 中湖 水源热泵单个 盘管 吸热 量不大 于 ２ ０ Ｗ 才能保证水 体周平均 最大温 降≤ ｍ ７０ ２ 夏季工况 中湖水源热泵单个 盘管放热量不大于 ２０ Ｗ 才能保证水体周平 均最大温升 ≤１ 。当盘管换热量 ￣ Ｃ， ５０ ℃ 为 １０ Ｗ 时 ，冬季工况下盘管距湖底距离不大于 １ ｍ，夏季工况下盘管距湖底 的距离不大于 １ ｍ 时才能满足 ０ ６ ． ８ ． ６
ｍ ａ ｕ ｅ ｔ ａ ｈ ｒ Ｄ ｔ ｅ ｗａ ｅ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｉ ｅ ｓ ｔ ａ ℃ ｉ ｕ ｍｅ ｏ ｄｔｏ ．Ｔｏ ｍｅ ｔｔ ｅ ｒ ｑ ｉｅ ｅ ｔ ｆ ｋｅ ｓ ｒ ｈ ｔｔ ｅ ｄ ｏ ｔｒｔ ｍｐ ｒｔ ｒ Ｓ ｌｓ ｈ ｎ １ ｈ ｎｓｍ ｒｃ ｎ ｉ ｎ ｉ ｅ ｈ ｅ ｕ ｒｍ ｎ ｓ ｏ
闭式地表水源热泵水下盘管换热性能与系统动态特性
闭式地表水源热泵水下盘管换热性能与系统动态特性地表水源热泵系统作为建筑节能领域的实用技术,环境效益显著,投资运行费用低,在靠近江河、湖泊的空调采暖工程中受到关注。
重庆地区地表水资源充沛,除长江及若干支流外,还拥有众多内湖,因此发展地表水源热泵技术具有得天独厚的优势。
本文通过实验结合数值模拟,以重庆一住宅建筑空调系统为对象,研究闭式地表水源热泵水下换热盘管的传热性能及其系统动态特性。
首先,搭建了水下螺旋换热盘管换热性能实验装置,测量了管内流量和进水温度对换热盘管换热性能的影响。
实验研究了进口流量分别为0.8、1.0、1.2 m<sup>3</sup>·h<sub>-1</sub>以及进水温度分别为16、17、18、19、20℃的15种工况下的螺旋盘管平均换热量。
实验结果表明,当进水温度为20℃、换热温差为8℃、管内流量为1.2m<sup>3</sup>·h<sub>-1</sub>时,单位管长平均换热量为49 W·m-1。
随着管内流量增大,单位管长换热量增大但进出口温差减小;随着进口温度提升,单位管长换热量与进出口温差都增大。
其次,建立了长度100m的水下换热盘管数值模拟模型,对水下换热盘管进行分段换热模拟研究。
通过对沿程换热量的分段分析可知,单根盘管随长度的延伸,越靠近出口端,每10m段的换热量降低。
不同管段换热量随管内流量的增加而降低,其降低幅度减小。
模拟结果说明,在热泵机组运行过程中,当用户负荷波动较小时,单根换热盘管长度可超过100m以增加盘管换热量;而当负荷长期波动较大时,单根盘管的长度适当减少,增加组数。
同时对换热温差最大的区域进行分析,结果表明在整个热泵系统运行中,换热盘管周围环境水域的温升小于1℃,故该地表水源热泵系统不会对水环境造成热污染。
最后,建立DeST建筑能耗模型,利用TRNSYS软件构建了水源热泵系统。
闭式地表水源热泵的排管、抛管技术应用
3.2 Φ32 管热熔应该避免焊瘤
换热单元和集分水器连接时候特别注意管子焊接不能产
生很明显的焊瘤，对此我们在焊接前必须对工人进行专门的
培训，在施工过程中派管理人员旁站，一旦发现有明显焊瘤就
割断重新焊接。
4 结束语
闭式地表水源热泵系统作为一种新的空调技术，面临着
一些难题，特别是 PE 排管进入空气后容易上浮，管壁微生物堆
回填完毕用标志性木条标出管子所在地方，防止其他施
工单位施工时对我们的管子造成损伤。
3 施工难点与解决办法
3.1 沉管工艺不完善
由于施工的管路很长，管子弯曲的地方很多，在灌水下沉
的时候很容易出现呛水现象，灌水过程中 3、4 系统上出现了严
重的气堵，管子无法下沉，最后在集分水器上把 Φ32 卸下一个
接口，再在汇总管端口以高压的水把系统中的气顶出。
积导致换热效率降低的问题，目前闭式地表水源换热供冷供
热的公共建筑已较为成熟运用，通过不断分析论证提高技术
在房屋建筑中效率和价值比。
参考文献： [1] 殷平 . 地源热泵在中国[M]. 北京:中国建筑工业出版社,2001. [2] 秦红,文远高,张文华 . 空调系统的地表水利用及其节能和环 境影响分析[M]. 北京:中国建筑工业出版社,1998. [3] 凃峰华,赵军,朱强 . 地源热泵的工程应用及环保特性分析 [J]. 节能技术,2001(3):33~35.
用作绑扎 PE 管的绑扎条为耐腐蚀的 4×6 的木方。
沉管过程：我们先把集分水器用浮球托起于水面之上，帮
扎好所有沉块，最后在岸上最高点向供水管灌水，同时回水管
敞开放气。
室外水平管沟开挖
换热器汇总管接至岸边，根据施工图尺寸、位置在施工现
地表水水源热泵的适应性及技术方案概要
地表水水源热泵的适应性及技术方案概要地表水水源热泵是一种以地表水作为能源源的环保技术，具有广泛的适应性和潜力。
该技术利用地表水的稳定温度与低温相互作用，可以提供可靠的供暖和制冷，适用于各类建筑，包括住宅、商业、办公和公共设施等。
一、技术原理及特点地表水水源热泵的工作原理基于热力学的原理，将地表水中的热量通过热泵系统的循环输送传递到水源热泵中，起到加热或降温的效果。
具体而言，该系统在取水源时需要通过地下管道将地表水输送到水源热泵机组中，然后通过蒸发、冷凝和膨胀等过程，完成热能的转移和储存。
在供热季节，地表水水源热泵系统将外部环境中的低温通过蒸汽冷凝器集中回收利用，实现能源的高效利用和节能减排。
地表水水源热泵具有以下特点：1.具有稳定的供热和制冷能力，不受外部气温的影响，符合各种气候条件下的热力需求。
2.对环境的污染极小，能源的消耗十分少，是一种低碳、环保、可持续的技术。
3.系统安装、运维难度较小，操作简单，可适用于各类建筑。
4.对于地面控制有一定要求，需要规避水源被污染等风险。
5.由于地表水水源的温度较低，需要进行加热提高温度，增加系统的运行成本。
二、地表水水源热泵的适用范围及优势地表水水源热泵适用于以下情况：1.适用于北方地区，气候寒冷的区域，利用地表水的温度能够提高供热效率。
2.适用于热量负荷相对稳定的建筑物，不会出现大幅度波动的供暖和制冷需求。
3.适用于建筑占地面积相对较小的区域，无法容纳专门的地热井和热泵室等。
4.适用于对环保、高效利用能源有要求的建筑。
地表水水源热泵相比传统的空气源热泵和地下水源热泵具有以下优势：1.热效率更高，节能减排更为明显。
2.系统运作更为稳定，受环境气温等因素的影响较小。
3.管道架设较为方便，不需要开挖地面，减少工程投资和施工成本。
三、技术方案地表水水源热泵的技术方案通常包括采集系统、蒸发器、压缩机、膨胀器和冷凝器等组件，基本配置如下：1.采集系统采集系统包括取水管道和过滤器，可在取水后对地表水进行初步处理，防止进入冷却系统的杂质和污染物。
闭式地表水源热泵系统在夏热冬暖地区的应用研究
闭式地表水源热泵系统在夏热冬暖地区的应用研究本文针对夏热冬暖地区某监狱综合办公楼及生活区的闭式水源热泵空调热水系统地实际案例,通过现场测试研究其运行特性,运用软件进行能耗模拟,为闭式水源热泵技术在夏热冬暖地区的推广及应用提供借鉴和指导。
主要研究内容如下:(1)本文针对夏热冬暖地区某监狱综合办公楼及其配套生活区提出了壳管换热器耦合全热回收型高温水源热泵的空调热水系统设计方法,该系统可以综合实现夏季制冷、夏季冷热联供以及全年供应热水三方面应用。
(2)在夏季制冷、夏季冷热联供以及全年制热水工况下采用单因素法对空调热水系统进行实验测试,研究环境温度、水源温度、机组运行时间等因素对机组和系统的影响,得出机组和系统在不同工况下不同季节里的最佳运行状况,实验结果表明在制冷、冷热联供和制取生活热水方面闭式水源热泵系统稳定高效与节能。
(3)对单独水源制冷及全热回收方式下的冷热联供工况分别进行性能测试,测试得到冷热联供工况下,机组和系统的能效比分别为7.0和5.5;水源单独制冷时的机组和系统能效比为4.1和3.0。
实验结果表明,采用全热回收技术可以大大提高机组和系统的节能效果。
(4)根据项目中综合办公大楼的闭式水源热泵空调系统实验的数据,利用建筑能耗分析软件DesignBuilder建立该综合办公楼的建筑模型及空调模型,并对建筑的空调系统能耗进行相应的模拟分析。
(5)模拟结果表明,模拟出的夏季冷负荷与系统实际负荷相差仅10%,而冬季的采暖负荷要远远低于夏季的制冷负荷;模拟建筑中的办公设备及照明能耗占到建筑总能耗的70%。
地表水水源热泵系统
地表水水源热泵系统地表水指的是暴露在地表上面面的江、湖、河、海这些水体的总称，在地表水源热泵系统中使用的地表水源主要是指流经城市的江河水、城市附近的湖泊水和沿海城市的海水。
地表水源热泵就是以这些地表水为热泵装置的热源，夏季以地表水源作为冷却水使用向建筑物供冷的能源系统，冬天从中取热向建筑物供热。
简单地说，地表水水源热泵,是一种典型的使用从水井、或河流中抽取的水为热源(或冷源)的热泵系统。
水源热泵机组与地表水的不同连接方式，可将地表水水源热泵分为三个类型：闭式地表水、开式地表水及间接地表水换热系统闭式地表水源热泵系统的特点闭式地表水换热系统是将封闭的换热盘管按照特点的排列方法放入具有一定深度的地表水体中，传热介质通过换热管管壁与地表水进行热交换的系统。
如下图所示。
闭式系统的主要优点是：1、应用更加广泛。
2、机组基本不可能结垢，因为在热泵机组换热器内的循环介质为干净的水或防冻液；3、湖水换热器环路水泵比开式系统的耗电量要低，这是因为开式系统要克服湖水到热泵机组的静水高度，而闭式系统则不用。
当冬季湖水温度较低时，为了防止机组换热器内循环液冻结，须采用闭式系统。
当湖水温度在5℃以下时，环路内就必须采用防冻液。
地表水源热泵闭式系统的缺点是：1、当湖水水质比较浑浊时，位于湖底的换热器可能结垢，影响传热效果，这会引起机组效率和制冷量的变化；2、如果湖水换热器处于公共区域，有可能遭到人为的破坏；3、如果河水或者湖水比较浅时，水的温度容易受到大气温度的影响。
开式地表水源热泵系统的特点开式地表水换热系统是地表水在循环泵的驱动下，经处理直接流经水源热泵机组或通过中间换热器进行热交换系统，如图所示开式系统的优势有：1、把热泵机组的温水排放到湖水上部温度较高的区域，保证了湖水温度分布不发生改变，对湖水温度的影响小从而降低对对环境的局部影响；2、由于减少了湖水换热器，增加了地表水与制冷剂之间的传热温差，因此比闭式地表水源热泵机组的换热量增大，即在相同条件下，增加了机组的制冷量或制热量；3、如果湖水较深，湖水底部的温度比较低，夏季可以利用湖水底部的低温水来预冷新风或空调房间的回风，充分节约能量；开式地表水水源热泵系统的主要缺点是热泵机组的结垢问题以及用于冬季制热，当湖水温度较低时，会有冻结机组换热器的危险。
地源热泵技术简单介绍.
地源热泵地源热泵的利用是国土资源部大力推广的一种新型环保、节能技术,具有再生、清洁、安全、高效的特点。
地源热泵系统的利用分地埋管地热源系统、地下水地热源系统和地表水地热源系统。
量转移到建筑物内,一个年度形成一个冷热循环.是最具有发展前景的一种形式。
但对于该项技术的使用,受限制较多(需要当地土地资源部门对当地土地资源的评估、批准,而且其初步的投资较高。
2.地表水地热源系统,即污水源热源系统。
城市污水来源广泛,汇流面积大,污水原水流量具有小时变化规律明确、日流量相对稳定、随着城市规模的扩大而呈逐年递增的趋势。
利用污水热泵空调系统不仅可以使污水资源化,更是改善我国供暖以煤为主的能源消费结构现状的有效途径。
城市污水有三种形式:原生污水、二级再生水和中水。
原生污水是指未经过任何物理手段处理的污水。
运用原生污水源热泵空调系统相比于二级再生水和中水热泵空调系统的初投资及运行费用低。
城市污水温度变化幅度较小,与环境温度相比,表现为冬暖夏凉,污水温度在冬季通常为13℃~17℃,在夏季为22℃~25℃与河水及空气相比较,城市污水在温度在冬季最高、夏季最低,全年波动最小。
污水的温度在城市可以利用的热能中是最多的。
而且在能量消费密度越高的城市中其蕴藏的热量也越大。
虽然污水的热赋存量很大,却不适用于产生动力,仅适用于50℃一下的低温用户。
由于城市污水具有比较稳定的流量和适宜的温度,污水源热泵系统能够高效稳定、安全可靠的运行,可使夏季室温保持在21℃~26℃,冬季可达18℃~24℃.城市污水热源泵,容易安装。
一套设备可以实现夏季供冷、冬季供热,设备利用率高,总投资额为传统空调的60%。
该技术已在北京、秦皇岛、哈尔滨等地开始运用。
下面是污水热源泵系统原理图:但该项技术对于污水的需求量非常大,受水资源的限制。
3.地下水热源系统(水源热泵常常被人们赞誉为“绿色空调”。
水源热泵就是以地下水作为冷热"源体",在冬季利用热泵吸收其热量向建筑物供暖,在夏季热泵将吸收到的热量向其排放、实现对建筑物供冷。
地源热泵技术应用简介优选全文完整版
优选全文完整版（可编辑修改）地源热泵技术简介一、地源热泵描述1、定义地源热泵(也称地热泵)是利用地下常温土壤和地下水相对稳定的特性，通过深埋于建筑物周围的管路系统或地下水，采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移与建筑物完成热交换的一种技术。
2、原理1）地源热泵制冷原理在制冷状态下，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。
通过冷媒/空气热交换器内冷媒的蒸发将室内空气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媒/水热交换器内冷媒的冷凝，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，通过冷媒/空气热交换器，以13℃以下的冷风的形式为室内供冷。
2）地源热泵制热原理在制热状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，并通过四通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，通过冷媒/水热交换器内冷媒的蒸发，将水路循环中的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过冷媒/空气热交换器内冷媒的冷凝，由空气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，以强制对流、自然对流或辐射的形式向室内供暖。
3、系统分类1）水平式地源热泵通过水平埋置于地表面2～4M以下的闭合换热系统，它与土壤进行冷热交换。
此种系统适合于制冷供暖面积较小的建筑物，如别墅和小型单体楼。
该系统初投资和施工难度相对较小，但占地面积较大。
如图1图12）垂直式地源热泵通过垂直钻孔将闭合换热系统埋置在50M～400M深的岩土体与土壤进行冷热交换。
此种系统适合于制冷供暖面积较大的建筑物，周围有一定的空地，如别墅和写字楼等。
该系统初投资较高，施工难度相对较大，但占地面积较小。
如图2图23）地表水式地源热泵地源热泵机组通过布置在水底的闭合换热系统与江河、湖泊、海水等进行冷热交换。
此种系统适合于中小制冷供暖面积，临近水边的建筑物。
暖通空调知识：地表水地源热泵系统设计要点[工程类精品文档]
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暖通空调知识：地表水地源热泵系统设计要点[工程类精品文档]本文内容极具参考价值,如若有用,请打赏支持,谢谢!1.地表水地源热泵空调系统根据利用地表水方式的不同，分为开式地表水地源热泵空调系统与闭式地表水地源热泵空调系统。
开式系统直接从水体抽水和向水体排水，闭式系统通过沉于水体的换热器（地表水换热器）向水体排热或从水体取热。
2.地表水水质较好或水体深度、温度等不适宜采用闭式地表水换热系统，并经环境评估符合要求时，宜采用开式地表水地源热泵空调系统。
3.开式地表水换热系统取水口应选择水质较好的位置，且于回水口的上游、远离回水口，应避免取水与回水短路。
取水口（或取水口附近一定范围）应设置污物初步过滤装置。
取水口水流速度不宜大于lm/s。
4.开式地表水换热系统地表水侧应有过滤、灭藻、防腐等可靠的水处理措施，同时做水质分析，选用适应水质条件的材质制造的冷剂一水热交换器或中间水一水热交换器，并在热交换器选择时取合适的污垢系数。
水处理不应污染水体。
5.开式地表水换热系统宜设可拆式板式热交换器作中间水一水热交换器，热交换器地表水侧宜设反冲洗装置。
6.开式地表水换热系统中间水一水热交换器选用板式换热器时，设计接近温度（进换热器的地表水温度与出换热器的热泵侧循环水温度之差）不应大于2℃。
中间热交换器阻力宜为70～80kPa，不应大于l00kPa。
7.地表水水体环境保护要求较高或水质复杂，水体面积、水深与水温合适时，宜采用闭式地表水地源热泵空调系统。
8.闭式地表水换热器的换热特性与规格应通过计算或试验确定。
9.闭式地表水换热器选择计算时，夏季工况换热器的接近温度（换热器出水温度与水体温差值）为5～10％，一般南方地区换热器夏季设计进水温度可取31～36℃，北方地区可取18～20℃。
冬季工况换热器接近温度为2～6℃，一般南方地区换热器冬季设计进水温度可取4～8℃，北方地区可取0～3℃。
10.当地表水换热系统有低于0℃的可能性时，应采用防冻措施，包括采用20％酒精溶液、20％乙烯乙二醇溶液、20％丙烯乙二醇溶液等作为换热器循环工质。
地下水水源热泵开式和闭式工作原理
地下水水源热泵开式和闭式工作原理地下水水源热泵，听起来就像是个高大上的科技名词，其实它就是在地下水里“捞”热量的一种设备。
好比你在冬天泡热水澡，舒服得不行。
这玩意儿呢，能把地下的水当成热源，冬天的时候为我们提供暖气，夏天则把热量排出去，给你一个清凉的环境。
真是个四季如春的小帮手呀。
说到开式和闭式工作原理，哎呀，这就像两个兄弟，一个性格开朗，一个则比较内敛。
开式热泵就是在地下水中直接“捞”热量，简简单单。
它就像个游泳健将，直接潜入水中，吸水、加热，然后把这热水送进你的家里。
水源热泵就像是一台“水上冲浪机”，把水里的热量迅速转化。
这样一来，家里暖暖和和，真是太惬意了。
不过，开式的好处虽然不少，但也有小麻烦。
你想啊，水直接进设备里，有时候难免会带上一些杂质，这可就不太好。
杂质一多，设备就容易出毛病，得时不时去维护一下，就像你那台爱车，得经常保养。
反正用起来还得小心翼翼，别让它的“身体”受了伤。
再说闭式的热泵，这个兄弟可不一样。
闭式热泵就像是一个不轻易示人的神秘角色。
它的水管里循环的是一种特制的液体，和地下水不直接接触。
它就像一个隐形的超级英雄，在地下水的帮助下，悄悄完成自己的任务。
液体在管道里流动，吸热、释放热，整个过程就像是一场精妙的舞蹈。
既安全又高效，真是让人佩服得五体投地。
闭式系统的维护简单得多，毕竟没有水进进出出，不容易出现故障。
不过，这样的设备初期投资可能稍微高一点，但从长远来看，节省的维护成本和能耗，简直就是捡了个大便宜。
就好比你在买鞋，贵一点的可能穿着舒服，不磨脚，省下了以后花钱治脚的麻烦。
说到节能，这俩兄弟可都是个中的高手。
开式热泵利用地下水的热量，效率那叫一个高，特别适合水源丰富的地方。
闭式热泵则是“稳重型选手”，适合地势复杂的地区。
无论是哪种，简直都是节能环保的代名词，让咱们在享受舒适生活的同时，也能为地球出一份力，真是两全其美的好事。
选择哪种热泵，得根据自己的实际情况来。
比如你住在地下水资源丰富的地方，开式可能是个不错的选择，想要安静又省心，闭式系统就更适合。
抛管型闭式湖水源热泵系统原理分析
抛管型闭式xx源热泵系统原理分析一、水源热泵系统的原理水源热泵系统是以水为载体进行冷热交换，通过水源热泵机组，冬季将水体中的热量“取”出来，供给室内采暖;夏季把室内热量“释放”到水体中。
根据热交换系统形式不同，可分为水环式水源热泵系统、地表水式水源热泵系统、地下水式水源热泵系统和地下环路式水源热泵系统。
本文所涉及的项目采用了地表水式水源热泵系统中的抛管式。
这种系统是将换热管路安装于靠近建筑物的湖水、池塘、河流等地表水中，通过地表水提供建筑物热量或散热。
湖水的深度及面积非常重要，必须核定是否满足建筑物负荷的需求。
根据换热的形式该系统分为取水式系统和抛管式系统。
取水式系统是从地表(湖水、池塘、河流等)中抽取水后经过换热器进行热交换的系统;抛管式系统是以水为介质通过闭式循环的换热盘管与地表水(湖水、池塘、河流等)换热来实现能量转移。
与开式系统相比闭式系统主要具有下列优点：1)闭式系统将地表水与管路内的循环水相隔离，保证了地表水的水质不影响管路系统，防止了管路系统的阻塞，也省掉了额外的地表水水处理过程。
2)由于不必考虑从取水点到热泵机组的高度水头，闭式系统一般可以有效降低源侧泵耗。
3)当地表水冬季温度低于4℃时，闭式系统几乎是唯一可行的选择。
图1地表水式水源热泵系统二、项目概述1.工程设计原理南京工程学院新校区图书信息中心位于南京市江宁大学城，总建筑面积为38470平方米，地上总高22.72米。
夏季冷负荷为6323KW，冬季热负荷为3694KW。
此项目被天印湖包围，主湖区面积约300亩，湖水最深处为10至12米，夏季平均蓄水深度约4米，冬季平均蓄水深度约3米，项目机房距离湖边150m。
为了充分利用得天独厚的可再生能源，本项目利用天印湖水作为空调系统的热源/热汇，为了不影响湖水生物环境，项目选择了抛管式湖水换热器方案,用湖水换热器去间接换热，避免湖水直接进机组造成水质的污染，而且系统省去了水处理设施。
南京地区为夏热冬冷地区，其冬季最低水温在6℃以上，比室外气温稳定，采用水源热泵系统较为适宜。
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全年累计照明能耗
52.04
建筑物总耗电量
107.26
节能率
65.03%
节能减排效益
运行费用：节约42万元/年 7左右年收回静态投资； 节能率：40％左右，节省能耗合标煤300吨/年； 减少co2排放：500吨/年； 节约冷却塔耗水： 20000吨/年。
Q = ρVCP Δt T
4、冬季可靠性评估
换热器的设计
常用的材料: 高密度聚乙烯塑料管（HDPE管），DN25,DN32 距离水面距离: 不小于3m。 工作压力: 应大于换热盘管的承压； 水力平衡： 每个环路集管内的换热环路数量应尽可能相同,以保 证各环路的水力平衡； 流速： 紊流流动，即Re≥3000； 集管布置： 与水体、湖床形状相适应，供、回水管应分开布置。 间5米左右小于2m。 固定： 地表水换热盘管应牢固安装在水体底部（一般离底部 300mm），有固定措施,克服浮力,避免飘移； 强度： 在布置换热器时,对于5米左右深的水体，换热器排 热强度不应大于12.3W/ m2; 对于10米深度以上的分层 明显的水体，换热器排热强度不应大于65W/ m2
-24.3% 4.5%
建筑概况
建筑功能：图书馆和计算中心 工程总用地面积：56000 ㎡ 建筑基底面积： 10158㎡ 总建筑面积： 38370㎡ 建筑密度： 18.1% 容积率： 0.68 绿地率： 31％ 层数： 5层 建筑高度： 23.45米 藏书量： 150万册 阅读座位： 3662位 夏季空调设计计算冷负荷6120kW 冬季空调设计计算热负荷3860kW 图书信息中心项目获得邵逸夫基金500万港币资助
地表水地源热泵机房原理图
空调末端风系统
入口门厅、过厅、阅览室及书库等大空间采用 低速风道送风空调方式，新风及回风混合后经 末端空调器处理送至室内，气流组织采用上送 上回方式。 办公室、会议室、研究室及教室等房间采用风 机盘管加新风系统，新风经各层新风机处理后 送至室内。 需24小时空调的区域另增加独立的多联机系统。
围护结构节能措施
倒置式屋面保温，K=0.58 W/(㎡.K) 外墙：干挂玻化砖+xps+页岩模数砖， K=0.68 W/(㎡.K) 内墙200mm ALC 板 外窗 LowE中空，Se=0.32 K=2.1 W /(㎡.K) 外遮阳玻璃幕墙：采用挡板 地面 K=0.76 W /(㎡.K)
空调负荷冷热源
空调冷热负荷计算 采用动态负荷计算理论得出夏季空调设计计算冷负荷为 6120kW，冬季空调设计计算热负荷为3860kW，考虑不同功 能部分应用时间的不同与使用率，取负荷系数为0.8,则建筑夏季 实际空调计算冷负荷为4896kW，冬季实际空调计算热负荷为 3088kW。 空调系统选用3台相同规格的水源热泵机组，每台机组设计工况制 冷量为1658kW，输入功率238kW，设计工况制热量1600kW， 输入功率420kW。 设计工况为, 夏季:空调供回水温度分别为6℃/12℃，冷凝器进出 水温度分别为30℃/35℃; 冬季:空调供回水温度分别为 45℃/39℃，蒸发器进出水温度分别为5℃/2℃。
施工现场照片
THE END
谢 谢 大 家 ！
闭式地表水换热器布置平面图
闭式地表水地源热泵系统性能指标
工程空调系统采用高效、节能、环保的闭式 地表水地源热泵空调系统 螺杆式水源热泵机组3台，制冷设计工况能 效比为5，制热设计工况能效比为4.0，运行 稳定性保证率：100％ 空调水温差6℃，水泵Er值0.019(小于 0.0241)
2006年12月
开始湖水换热性能测试。
地表水换热器的实验研究报告
试验部分部分温度、循环水流量、压力曲线图
环境影响分析
经计算论证，地表水换热器取热和释热 量对湖水影响很小，周累计温升（降）均小 于0.2℃,明显低于国家相关标准。
施工现场照片
施工现场照片
施工现场照片
施工现场照片
施工现场照片
表2 U型De32管散取实验值、计算值、模拟值的对比
进水温度℃ 实验值 计算值 模拟值 4.0 35.05 35.05 回水温度℃ 7.79 29.41 湖水温度℃ 10.5 22.7 22.7 流速m/s 0.82 0.822 0.822 单位管长换热量W/m 34.40 51.41 71.02 相对误差
空调末端水系统
空调水系统采用一次泵系统，末端空调器为变水量温度控制方 式，水源热泵机组与一次泵通过群控根据负荷变化实行台数调 节。 空气处理机组风机采用变频控制器实行季节性分阶段调节设定 风量，结合变水量温控系统，实现最大限度节能。 风机盘管采用电动二通阀和三档风速结合的控制方式。实现最 大限度节能。 通过设置在冷冻机房内的集分水器将水系统分为4个独立的系 统，冷媒水立管垂直异程，各层冷冻水管水平异程。于集水器 汇合的各路。回水管均设平衡调节阀，备系统平衡初调节和各 管路流量测量用。
换热器的设计
换热器形式
(a）U型管换热器
（b）盘管换热器
（c）螺旋管换热器
换热器的设计
表1 U型De32管散热实验值、计算值、模拟值的对比
回水温度℃ 27.55 29.41 22.7 湖水温度℃ 22.7 22.7 流速m/s 0.822 0.822 0.822 单位管长换热量W/m 67.94 51.41 71.02 相对误差 -24.3% 4.5% 进水温度℃ 实验值 计算值 模拟值 35.05 35.05 35.05
运行费用比较
闭式地表水地源热泵空调系统比“燃气锅炉 采暖+冷水机组制冷”系统每年可节省直接运 行费用为32万元； 考虑人员、维修等费用，实际每年可可节省 运行费用为42万。考虑整个系统运行管理和 维护成本，增加投资额的回收期约为7年；
建筑能耗性能化设计建筑能来自性能化设计—DeST模拟分析结果：综合节能率 ≥65%
闭式地表水换热器系统
换热器单元结合湖床条件采用多种形式，以Ｕ形展开式 为主,每20个单元为一组,系统由四个独立地表水换热器 回路组成,其中两个回路分别有7个换热器单元组, 另外 两个回路分别有8个换热器单元组,连接换热器单元组的 集管采用同程方式连接。每个换热器单元夏季设计工况 设计接近温度为5℃,换热量为9.6kW(2.73RT),管内流 速为0.86m/s,阻力为80kPa.最远换热器单元距离机房 约800米,系统设流量为330m3/h,扬程为35mH2O的 变频水泵三台。经校核计算,该闭式地表水换热系统冬 季设计工况的最大取热量为3840kW,满足工程设计要 求。
技术经济分析
工程项目投资概算 图书信息中心项目总投资约14000万元，其中潜水盘 管式浅层地表水源热泵供热技术系统部分约1600万元。 示范增量成本概算 计算基准：地源热泵空调系统同常规冷水机组+燃气锅 炉系统。 采用潜水盘管式浅层地表水源热泵供热系统总投资将比 常规冷水机组+锅炉系统增加 300 万元。
闭式地表水地源热泵系统
开式地表水地源热泵系统
闭式地表水地源系统特点
优点： （1）在热泵机组换热器内的循环介质为干净的水或防冻液，机 组换热器不受地表水水质影响。对水质要求低。 （2）换热器环路水泵的耗电量比开式系统低。 （3）对水体环境影响较小，有利于水体环境保护。 （4）运行维护管理简单。 缺点： （1）放置于敞开水域，有可能遭到人为破坏 （2）当水体较浅时，水温受大气影响明显 （3）换热效率较开式系统低 （4）施工难度大，有泄漏可能
水体条件评估
1、地表水勘察： 地表水水源性质、用途、大小、深度、与建筑物的距离； 冬夏两季不同深度的地表水水温、水位动态变化； 地表水体水流速和流量动态变化；地表水水质及其动态变化； 地表水利用现状与规划，特别是上游热利用现状、规划与影 响；航运情况、附近取排水构筑物情况； 2、水体热环境保护： 周平均最大温升≤1℃；周平均最大温降≤2℃。 3、资源量评估：
水文勘察 （2006年7月）
开始湖水温度监测，长达一年测试，取得大量一手数据。
30 20 10 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
月份 温度℃ 9.9 11.2 13.5 18.6 21.3 24.5 26.4 26.8 25.7 18 15.5 12.1 月份 温度℃
换热器试验
一、抛管：用一根长
总平面布局与示范建筑效果图
设计思路与基本方案
有利的环境基础条件：离图书信息中心约 200米处，为已被列入湖鸟生态自然保护区 的天印湖。天印湖主湖区湖面面积约300 亩，湖水最深处为10至12米，夏季平均蓄 水深度约4米，冬季平均蓄水深度约3米，蓄 水量约5万立方米。得天独厚的可再生能源 资源。 采用地表水地源热泵空调系统
为200m直径为 32mm的PE管排成 水平的U型管。 根据试验数据， U型管换热器每米换 热量达77W/m 。
换热器试验
二、盘管：用一根长为 200m直径为32mm的 PE管盘成四个有16圈 的盘管。 根据试验数据， 盘 管换热器每米换热量达 54.4 W/m 。
换热器试验
三、螺旋管：用一根长 为200m直径为32mm的 PE管绕成N圈的螺旋管。 根据试验数据， 螺旋 管换热器每米换热量达 59 W/m。
闭式地表水源热泵空调系统设计
张建忠
2012年8月合肥
地源热泵分类
地源热泵系统 1、 地埋管地源热泵系统 2、 地下水地源热泵系统 3、 地表水地源热泵系统 按源性质分 湖（河）水源热泵系统 海水源热泵系统 污水源热泵系统 按换热形式分 开式地表水地源热泵系统 闭式地表水地源热泵系统
地表水源热泵系统