水源热泵知识

刘彦林黄金投资资料E

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2008年8月15日

水源热泵的工作原理及其工程系统构成Post By：2007-7-17 13:38:00

水源热泵的工作原理及其工程系统构成水源热泵的工作原理是，由压缩机驱动工质（如R22）循环运动，反复发生物理相变过程，分别在蒸发器中气化吸收热量，在冷凝器中液化放热，使热量不断得到交换传递，并通过环向阀切换使机组实现制热或者制冷功能。水源热泵在本质上是与水冷机相同的，只是运行工况不同。它能实现蒸发器和冷凝器功能的转换，以冷凝器放出的热量来供热。以水作为热源和供热介质的水源热泵，其性能系数高于空气源热泵，系统运行性能稳定。水源热泵工程是一项系统工程，一般由水源系统、水源热泵机组系统组成（对于冷热水机组还包括末端散热系统）。其中，水源系统包括水源、取水构筑物、输水管网和水处理设备等。水源热泵机组容量的确定同中央空调的设

计一样，计算建筑物供暖和供冷负荷，是正确确定建筑物内各个区域（或每个房间）水源热泵容量大小的依据。应注意：（1）同一台水水源热泵的工作原理及其工程系统构成源热泵机组的制冷量和制热量主要取决于蒸发温度和冷能温度等参数的工况，而这些参数又受机组外部条件的制约。因此，设计时应按实际运行工况（实际设计的室温和环路进水温度等）对样本上给定的额定制冷量和额定制热量等数据进行修正。（2）选择机组的型号和台数时，对冷暖负荷房间来说，室内水源热泵机组应同时能满足冬、夏季设计工况下的要求。对单冷负荷房间来说，水源热泵机组仅按夏季设计工况选取。水源热泵对水源系统的要求水源系统的水量、水温、水质和供水稳定性是影响水源热泵系统运行的重要因素。应用水源热泵时，对水源系统的原则要求是：水量充足，水温适度，水质适宜，供水稳定。在制冷运行供况时，水源水温应为18-30度；在制热运行工况时，水源水温应为12-22度。

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水源热泵系统的组成和工作原理

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水源中央空调系统的是由末端（室内空气处理末端等）系统，水源中央空调主机（又称为水源热泵）系统和水源水系统三部分组成。为用户供热时，水源中央空调系统从水源中中提取低品位热能，通过电能驱动的水源中央空调主机（热泵）“泵”送到高温热源，以满足用户供热需求。为用户供冷时，水源中央空调将用户室内的余热通过水源中央空调主机（制冷）转移到水源中，以满足用户制冷需求。

系统原理图：制热工况为例（制冷工况可通过阀门切换来实现，即使水源水进冷凝器，蒸发器的冷冻循环水接用户系统），系统原理见下图：

分类：水源热泵根据对水源的利用方式的不同，可以分为闭式系统和开式系统两种。

闭式系统是指在水侧为一组闭式循环的换热套管，该组套管一般水平或垂直埋于地下或湖水海水中，通过与土壤或海水换热来实现能量转移。

开式系统也就是通常所说的深井回灌式水源热泵系统。通过建造抽水井群将地下水抽出，通过二次换热或直接送至水源热泵机组，经提取热量或释放热量后，由回灌井群回地下。

水源热泵原理图：

深井回灌开式环路

水源热泵在空调系统中的设计与应用

水源热泵在空调系统中的设计与应用

田刚，李晓东，陈申迅。

(1．哈尔滨工业大学建筑设计研究院，黑龙江哈尔滨150090；2．黑龙江省建筑设计研究院，黑龙江哈尔滨1500~；

3．大庆油田房屋建设开发有限责任公司，黑龙江大庆163411)

摘要：从水源热泵的概念和工作原理出发，介绍了水源热泵空调系统的特点，分析了水源热泵中央

空调机组的运行工况，给出了制冷、制热性能曲线．通过水源热泵应用实例分析，可以看出水源热泵的

优越性．并探讨了水源热泵应用中存在的问题．从分析中可以知道水源热泵效率高，应用范围广泛，适

合于大、中型集中空调之用．

关键词：水源热泵；空调系统；制热工况；制冷工况；设计方案

1 水源热泵技术的概念和工作原理

水源热泵技术是利用地球表面浅层水，如地下

水、地表水、海水及湖泊中吸收的太阳能而形成的

低位热能资源，并利用热泵原理，通过少量的电能

输入，实现低位热能向高位热能转移的一种技术．

水源热泵技术在空调系统中的应用，主要是利用水

源热泵机组代替传统的制冷机组和锅炉，以水为储

存和提取能量的基本介质，借助压缩机系统，消耗

少量电能，在夏季将建筑物中的热量转移到水源

收藕日期-'~03—11—19．

作者筒介：田刚(1976一)，男，硕士研究生，研究方向：暖通空调中，冬季则从水源中提取热量，以达到调节室内温

度的目的．通常水源热泵冬季投入1 kW的电能，用

户可以得到4 kW左右的热量，夏季投入1 kW的电

能，可得到4 kW 以上的冷量．能源利用效率为电采

暖方式的3至4倍以上．

2 水源热泵的特点

1)投资与运行费用低

水源热泵空调系统不需设置冷却塔和锅炉，省

去了锅炉房以及与之配套的煤场和渣场，节省了机

房面积与土地资源，从而达到了节省初投资的目

的．和水源热泵相比较，供热锅炉只能将90％

98％的电能或70％一90％的燃料内能转化为热量

供用户使用⋯，因此水源热泵要比电锅炉加热节省

2／3以上的电能，比燃料锅炉节省1／2以上的能量．

由于水源热泵的热源温度全年比较稳定，一般为

10 25℃，其制冷制热系数可达3．5，其运行费用

为普通中央空调的50％一60％L2J．

2)运行稳定可靠

水体的温度一年四季相对稳定，其波动的范围

小，是很好的热源和冷源，水体温度较叵定的特性，

使得热泵机组运行更可靠稳定，也保证了系统的高

效性和经济性．

3)环境效益显著

水源热泵技术采用的制冷剂，可以是R22或

R134a等替代工质．水源热泵机组的运行没有任何

污染，可以建造在居民区内．供热时可代替锅炉房

系统，没有燃烧过程，避免了排烟污染，供冷时省去

了冷却塔，避免了冷却塔噪音和霉菌污染，使环境

更加洁净优美．没有废弃物，不需要堆放燃料、废物

的场地，且不用远距离输送热量．水源热泵以水为

源体，吸收或向其释放热量，从而达到供暖或制冷

的目的，既不消耗水资源，也不会对其造成污染．

4)—机多用