第5章 水源热泵系统设计
水源热泵系统设计
水源热泵系统设计一、水源热泵设备选型⒈一般情况下按空调冷负荷确定机组型号，对于热负荷高的地区要校核采暖负荷。
传统的系统——用较大的热负荷或冷负荷选择系统。
以出水温度35℃的制冷量或以出水温度18℃的制热量作为选择水源热泵机组的依据。
⒉无锅炉系统——用冷负荷选择水源热泵机组，房间的热损耗需用足够能量的电加热型加热器加以抵消。
⒊水系统进水温度选定原则：一般制冷为15～35℃，制热为10～32℃，国标规定制造商参数标定按制冷进出水温度30/35℃，热泵制热进出水温度20℃。
⒋水量及风量确定原则：一般每KW的水流量为0.19m3/h，风量为140～250m3/h。
⒌实际制冷量及制热量会因室内设计干、湿球温度的不同而有所变化，应根据室内设计干、湿球温度进行修正。
二、循环水系统设计水环系统通常有冷却塔、换热器、蓄热箱、辅助加热器、泵及相应管路组成。
水环水温控制范围一般为15～35℃，在此温度范围内，一般不需要开冷却塔或辅助加热器。
三、系统水流量设计水源热泵系统夏季需冷量的计算方法与其它系统相同。
根据需冷量和所需的冷却水温差，各台水源热泵装置的循环水量即可求出，在考虑到装置的同时使用系数，即可得到整个系统所要求的夏季总冷却循环水量。
一般来说，单一性质的建筑同时使用系数较高，综合性建筑则低一些。
另水源热泵装置的数量越多，同时使用系数越小，反之则越大。
同时使用系数可按以下原则来确定：⒈循环水量小于36 m3/h时，同时使用系数取0.85～0.9⒉循环水量为36～54 m3/h时，同时使用系数取0.85～0.85⒊循环水量大于54 m3/h时，同时使用系数取0.75～0.8以上原则中所提到的循环水量是指各装置所需水量的累计值，把此值乘以同时使用系数即可得到系统实际所需的总循环水量，并以此作为循环水泵、冷却塔的选型参数以及循环水总管径确定的依据。
四、系统形式水源热泵水路系统通常采用一次泵系统，运行简单、管理也比较方便。
30000㎡住宅小区地源热泵方案
诸城30000㎡住宅小区水源热泵系统设计方案诸城市百盛暖通工程有限公司联系人:王泽林电话:137********第一章工程概述本工程总建筑面积为30000平方米，建筑功能为节能型住宅建筑，室内采用地板辐射采暖;本工程拟采用水源热泵系统提供热源，实现冬季取暖.第二章方案设计2。
1 主机系统设计从冷热源主机初投资、辅助设备初投资、安装费用、机房土建投资、维护费用及运行费用等角度综合考虑，根据程实际情况，现提出以下设计方案：本工程建筑热负荷综合概算指标取40w/m2，则本工程空调系统的总热负荷为1200kw。
根据上面负荷设计要求,主机设备选用2台HP600型螺杆型水源热泵机组提供热源，采用电脑全自动汉字显示控制系统，根据负荷侧室内人员的增减及室外阳光直射、室内设备发热量等负荷的变化，自动确定开关机数量，将室温控制在设定的温度范围,既达到供热的舒适效果又达到节能的目的。
2台HP600A型螺杆型水源热泵机组，总制热量为1196KW，主机冬季最大总输入功率为282KW.HP600A型螺杆式水源热泵机组主要性能参数如下：在水源进出水温度:15℃/ 7℃时，名义制热量为598KW,输入功率为141KW,水源水量为50m3/h.2。
2 运行管理设计为便于管理和进一步实现节能目的,根据住宅入住率随时间变化的特点，可将系统设定按以下方式主动控制：晚上18:00—21:00和凌晨4:00—9:00时，开启1台或1.5台水源热泵；晚上21:00—次日4：00时，开启2台水源热泵机组;白天9:00-18:00时，开启1台机组在低负荷状态下运行，既满足了使用要求，又保证建筑内的水系统管道不被冻裂。
采取上述控制方式可大大减少了设备运行时间，达到了降低运行费用的目的。
2。
3水源系统设计☆水源热泵机组对井水水温要求:水温10~30℃，冬季水温15℃.深井水温高，对冬季制热时效率高有益,但对夏季制冷时效率低不宜。
第三章工程造价概算第四章运行费用分析计算基础数据表冬季运行费用计算表第五章水源热泵系统介绍5。
水源热泵方案设计思路
水源热泵方案设计思路一、项目前期调研在设计水源热泵方案之前，需要对项目进行充分的前期调研。
这包括了解项目所在地的气候条件、地质水文情况、建筑物的用途和功能、用户的需求和期望等。
1、气候条件了解当地的气温、湿度、降雨量、太阳辐射等气候参数，这些参数将直接影响水源热泵系统的负荷计算和设备选型。
2、地质水文情况对项目所在地的地质结构、地下水水位、水质、水温等进行勘察和分析。
地下水的水量和水温是决定水源热泵系统能否稳定运行的关键因素。
如果采用地表水作为热源或热汇，还需要了解河流、湖泊的流量、水质等情况。
3、建筑物用途和功能不同类型的建筑物（如住宅、商业、工业等）对空调系统的需求和使用时间不同。
例如，商业建筑在白天的空调负荷较大，而住宅建筑在晚上的负荷较大。
了解建筑物的用途和功能有助于合理确定系统的运行模式和设备容量。
4、用户需求和期望与用户进行充分沟通，了解他们对室内温度、湿度、舒适度的要求，以及对系统运行成本、维护管理等方面的期望。
二、负荷计算负荷计算是水源热泵方案设计的基础。
准确的负荷计算可以为设备选型和系统优化提供依据，确保系统能够满足建筑物的冷热需求。
1、建筑围护结构传热计算根据建筑物的结构、材料、朝向、窗户面积等参数，计算通过墙体、屋顶、窗户等围护结构的传热量。
2、室内人员、设备、照明散热计算考虑建筑物内人员的数量、活动情况，以及设备、照明的功率和使用时间，计算室内的散热负荷。
3、新风负荷计算根据建筑物的使用功能和人员密度，确定新风量，并计算新风处理所需的冷热量。
4、同时使用系数和负荷系数的确定考虑建筑物内不同区域、不同设备的使用时间和负荷变化情况，确定同时使用系数和负荷系数，以对计算得到的负荷进行修正。
三、水源系统设计水源系统是水源热泵系统的重要组成部分，其设计的合理性直接影响系统的性能和运行效率。
1、水源类型选择根据项目所在地的地质水文条件和用户需求，选择合适的水源类型。
常见的水源类型有地下水、地表水（河流、湖泊）和城市再生水等。
水源热泵系统设计PPT课件
5.3.1 热源(热汇)循环水系统的水处理方法 水源热泵机组的水源可使用程度总体上用两大指 标来衡量，即水质指标和水温指标。 水质指标指的是水的浊度、硬度以及藻类和微生 物。 水温指标指的是水源在冬、夏季的温度状况。
地表及浅层的水源一般都是生水。它们需经过水 处理后方可送入机组使用。水处理方法主要有： 除砂 除铁 化学方法(俗称加药)
取水区域不当会损坏换热盘管
5.4.4 与热源（热汇）交换的热量计算
5.4.5 水源热泵机组的选择
水源热泵机组的选择应注意以下几个问题:
根据不同的水源选择不同的水源热泵机组
可选择的有地表水源型、地下水源型和地耦 管水源型。要考虑机组的工作温度是否与水源的 温度相适应。在设计中一定要注意选用能效比高、 部分负荷性能良好的水源热泵机组。
5.4.2 地下水回灌设计
为防止地下水资源受到污染，要严格控制人工回 灌水质。 回灌水水质要坚守一个准则：回灌水的水质条件 要等于甚至高于原地下水水质条件。
另外，要求同层回灌，回灌井处的地质结构要有 良好的覆盖层和止水层，防止回灌后各个含水层 相互贯通，引起水质污染。
Hale Waihona Puke 5.4.3 地表水取水设计
地表水取水设计应考虑环境保护问题，冷热交替 问题，冷热平衡问题。 取水温差过大会破坏生态环境 取水、排水口位置不当机组运行效率会降低
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5.2.1 水源热泵机组的变工况性能
5.2.2 影响水源热泵系统运行性能的因素
水源的水量、水温、水质和供水稳定性是影响水 源热泵系统运行效果的重要因素。
5.3
热源(热汇)水的处理方法与措施
5.3.1 热源(热汇)循环水系统的水处理方法 5.3.2 热源(热汇)循环水系统的水处理措施
水源热泵系统设计介绍资料
即进行水源热泵主机选择时也不宜超过三台。
潜水泵的选择
流量的确定：
一般按照水源热泵样本中提供的制热/制冷时的井水流量 来选取，还可以按照如下公式进行计算选取，公式中的Q 为热泵机组制热/制冷量，N为机组输入功率；
制热时： L(m3/h) = 制冷时： L(m3/h) =
Q热-N热
温差x1.163
Q冷+N冷
集分水器尺寸确定
管径的确定
按并连接管的总流量通过集管断面流速V=1.0-1.5m/s确定，最大不 宜超过4m/s。分支管管内流速一般为V=2.0m/s。
【例】集管上拟连接4根DN80管道，这些管内的流速均等于2m/s，试确定集管 的直径. 【解】DN80钢管内径81mm，其断面积 F=1/4πd2n=1/4×3.1416×812=5153mm2 连接管断面积和：∑F=5153×4=20612mm2 取： V=1.2.0m/s 则：集管应有断面积为：F’=20612×2.0/1.2=34353mm2
➢ 大部分建筑需要考虑房间的同时使用率，一般建筑的同 时使用率为70~80%，特殊情况需根据建筑功能和使用 情况确定。
➢ 根据计算出的总冷、热负荷，以其中较大值来确定主机 型号，注意机组在偏离额定工况时需进行参数修正。
➢ 制冷同时制取卫生时的参数修正
水源热泵毕业设计
摘要水源热泵是用水作为热泵的低位热源的热泵装置，源源不断的将水中的低位热能向高温热源传递，与其他形式的热泵相比具有很多优点。
本次设计是根据初始参数设计一台水源热泵系统。
本文首先介绍了热泵系统的原理、特点、应用以及研究发展方向。
其次，详尽介绍了水源热泵系统的对比与研究，再次，说明了设计过程，包括换热器的热力计算、结构设计、阻力校核，并按照设计题目完成计算说明书。
在整个水源热泵设计过程中，热力计算是首要因素，它主要包括温差、传热系数和换热面积等的计算，这部分内容适合各种类的热泵系统。
结构设计主要是设计热泵系统的蒸发器和冷凝器，本系统蒸发器采用板式，冷凝器采用管壳式，要确定板片数目以及换热管数量以及其他相关尺寸等。
关键词：水源热泵水源热泵Design of 50kW water source heat pump systemABSTRACTThe heat source of the Water source heat pump is the low heat of the water. This heat pump transfers heat source from the water to high-temperature objects in a steady stream, compared with other forms of heat pump it has many advantages. This paper is based on the initial parameters to design a water source heat pump system.Firstly，The paper introduces the principle of heat pump system, characteristics, application and research development. Secondly, it describes the differences of other heat pumps in detail. Thirdly, the paper notes the design process, including the heat exchanger calculations, structural design, the resistance calculations. Finally, it completes the calculation in accordance with a design manual.In the design process, thermal calculation is the primary factor. The thermal calculation includes temperature, heat transfer coefficient and heat transfer area, and other calculations, which are the same parts of other heat pump systems. Structural design is to determine the size of heat pump system evaporator and the condenser. Plate heat exchanger is used as the system evaporator and shell and tube heat exchanger is used as the condenser. Structural design is to calculate the plate number , the number of tubes and other relevant dimensions.key Words：Water source；heat pump；Water source heat pump目录摘要 (I)ABSTRACT ...................................................... I I 第一章绪论 (1)1.1 热泵简介 (1)1.1.1背景介绍 (1)1.2水源热泵 (3)1.2.1水源热泵的发展 (3)1.2.2水源热泵机组组成及原理 (3)1.2.3水源热泵的特点 (4)1.3总结 (5)第二章水源热泵系统的设计步骤 (7)2.1总的热力计算 (7)2.2压缩机的选择 (7)2.3蒸发器的热力计算和结构计算 (7)2.4冷凝器器的热力计算和结构计算 (8)2.5节流阀的选择 (8)第三章 50Kw水源热泵系统的设计 (9)3.1任务要求 (9)3.2系统设计 (9)3.3工况确定 (10)3.4制冷循环热力状态参数 (10)3.5设计计算 (11)3.5.1热泵系统热力计算 (11)3.5.2压缩机的选择 (12)3.5.3板式蒸发器的设计计算 (13)3.5.4管壳式冷凝器的设计计算 (18)3.5.5热力膨胀阀的选择 (24)第四章总结 (25)参考文献 (26)致谢............................................... 错误!未定义书签。
建筑行业绿色建筑设计与施工管理方案
建筑行业绿色建筑设计与施工管理方案第1章绿色建筑概述 (4)1.1 绿色建筑的定义与理念 (4)1.1.1 定义 (4)1.1.2 理念 (4)1.2 绿色建筑的发展历程及现状 (5)1.2.1 发展历程 (5)1.2.2 现状 (5)1.3 绿色建筑的评价体系 (5)第2章绿色建筑设计原则与方法 (6)2.1 绿色建筑设计原则 (6)2.1.1 整体性原则 (6)2.1.2 节能减排原则 (6)2.1.3 生态平衡原则 (6)2.1.4 健康舒适原则 (6)2.1.5 持续发展原则 (6)2.2 绿色建筑设计方法 (6)2.2.1 生态导向设计 (6)2.2.2 被动式设计 (7)2.2.3 主动式设计 (7)2.2.4 集成设计 (7)2.3 绿色建筑技术策略 (7)2.3.1 节能技术 (7)2.3.2 可再生能源利用 (7)2.3.3 绿色建材 (7)2.3.4 水资源利用 (7)2.3.5 室内环境质量优化 (7)2.3.6 智能化控制 (7)第3章绿色建筑结构设计 (7)3.1 绿色建筑结构设计理念 (7)3.1.1 以人为本，注重生态平衡 (7)3.1.2 符合可持续发展原则 (7)3.1.3 强调资源节约与循环利用 (8)3.1.4 重视建筑与自然环境的和谐共生 (8)3.2 节能环保型结构设计 (8)3.2.1 结构体系优化 (8)3.2.1.1 合理选择结构类型，降低建筑能耗 (8)3.2.1.2 采用高效能结构体系，提高能源利用效率 (8)3.2.2 结构细部设计 (8)3.2.2.1 优化节点设计，降低能耗 (8)3.2.2.2 采用绿色连接方式，提高结构整体功能 (8)3.2.3 节能技术应用 (8)3.2.3.1 利用可再生能源，降低传统能源消耗 (8)3.2.3.2 采用节能型建筑材料，提高建筑保温隔热功能 (8)3.3 绿色建筑结构材料选择 (8)3.3.1 原材料选择原则 (8)3.3.1.1 优先选择环保、低碳、可持续的原材料 (8)3.3.1.2 严格遵循我国相关绿色建筑标准与规范 (8)3.3.2 结构材料功能要求 (8)3.3.2.1 节能减排，降低环境负荷 (8)3.3.2.2 耐久性强，降低维修更换频率 (8)3.3.2.3 具备良好的力学功能，保证结构安全 (8)3.3.3 材料应用与优化 (8)3.3.3.1 利用废弃物资源化技术，提高资源利用率 (8)3.3.3.2 推广应用高功能、低能耗的绿色建筑材料 (8)3.3.3.3 通过技术创新，提高材料在绿色建筑中的适用性及功能表现 (8)第4章绿色建筑围护结构设计 (8)4.1 围护结构设计原则 (8)4.1.1 科学合理：围护结构设计应遵循科学合理原则，充分考虑建筑物的用途、地理位置、气候条件等因素，保证围护结构的安全、耐久、舒适及节能。
水源热泵系统的设计与应用
水源热泵系统的设计与应用以地下水为低位热源，通过热泵机组将低位热能转换成高位热能，为用户提供冷热源的水源热泵系统，配套智能、节能的控制系统，可使系统大大降低能耗。
标签：水源热泵；节能自控技术1、水源热泵夏季制冷优势分析夏季冷水机组、风冷热泵系统制冷，系统余热散向大气，水-空气通过换热器进行热交换的效果远远低于水-水换热，且冷水机组、风冷热泵的效率容易受室外干球、湿球温度影响；而水源热泵系统向地下水散热，效果明显，同时地下水温相对恒定，机组运行较平稳，机组能效比大大提高。
2、水源热泵系统设计2.1机房设备系统设计选用水源热泵系统作为冷热源，如果选用地下水作为低位热源，首先要调研当地的地下水源情况，包括地下水温、水位、出水量、地下水流走向、地质情况、冬季最冷季不同深度的地下水温，可以针对该项目打试验井，进行一系列的勘察，取得详实数据，作为热泵系统设计的依据；如果项目地污水较多，或者有江、河、海水作为低位热源，应详细勘察以获取真实的数据。
针对项目地的低位热源水温，确定热泵机组的蒸发、冷凝温度，测算出标准工况下的机组供热量；依据建筑负荷情况，确定所需要的热泵机组型号及台数，潜水泵的水流量、扬程、功率、台数等；依据地质情况确定供水井数量及回灌井数量，依据现场实际情况绘制设备分布、管线布置图。
2.2机房电控系统设计热泵系统能否真正高效、节能运行，须设计智能节能的控制系统，实现以下功能：水源熱泵与空调水泵、潜水泵的耦合控制2.2.1夏季控制分析空调水泵与水源热泵的耦合控制对于效率稍高的满液式螺杆水源热泵，名义工况蒸发器侧供回水温度一般为12℃/7℃，蒸发温度为5℃，过热度2℃，但当建筑负荷发生变化时机组需要部分负荷运行时，冷冻水的流量亦需要发生变化，笔者曾对一满液式水源热泵机组进行运营现场测试，测试过程中潜水泵变频器设置为50Hz频率运行，通过改变空调侧水泵的运行频率测试水源热泵主机的性能。
冷冻水流量减小时，机组的制冷量降低（冷水流量的减少导致蒸发器传热系数的降低，使得制冷量降低），但降低的幅度有限（流量降低造成进出水温差的提高，对蒸发器内对数平均传热温差产生影响，导致制冷量提高），冷冻水由100%流量降低至60%流量时，制冷量降低了28.9%，机组输入功率降低；冷冻水由100%降至70%时，机组COP值先短暂下降，然后上升；冷冻水量继续降低，机组COP值降低，机组COP值在冷冻水降至70%时升至最高，因此当末端负荷减少时，如何智能控制冷冻水泵与水源热泵机组的耦合运行，且尽量使得水源热泵机组保持在高效段运行尤为关键。
水源热泵空调系统的设计与应用
浅谈水源热泵空调系统的设计与应用[摘要]水源热泵空调是一种生态空调系统，本文对水源热泵技术的工作原理以及水源热泵系统设计，水源热泵系统在应用中存在的问题进行了探讨。
[关键词]水源热泵空调系统回灌阻塞中图分类号：tm925.12文献标识码：a文章编号：1009-914x（2013）17-0320-01随着我国社会经济的快速发展和人民生活水平的提高，公共建筑和住宅的供热和制冷已成为普遍的要求。
我国的能源结构主要依靠矿物燃料，特别是煤炭，而大量燃烧矿物燃料所产生的环境影响，已日益成为政府关注的焦点，环保要求愈来愈高，加上有形能源（如石油、天然气）的价格日益升高，电价逐步提高等多种元素。
除了大型集中供热的方式以外，急需加快发展其它的替代供热方式，而水源热泵技术则是有效节省能源，减少大气污染和co2排放的供热和制冷新技术。
如何发展管理，使用水源热泵是一个崭新的课题。
一、水源热泵技术的工作原理水源热泵技术是利用地球表面浅层水，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中，冬季则从水源中提取热量，以达到调节室内温度的目的。
二、水源热泵系统设计（一）水源热泵空调水循环系统设计一般的空调水系统，可采用单次泵系统或复式泵系统（一次泵系统与二次泵系统）。
系统流量控制可采用定流量控制或变流量控制。
复式泵系统中的一次泵、二次泵皆可以采用定流量或变流量控制。
为了节约运行费用，二次泵运行应该采用变流量控制技术。
深井泵也应采用变流量控制，且最好采用变频控制的方式。
（二）水源热泵用深井水系统设计地下水是宝贵的资源，地下蓄水层的构造、水质等是影响水源热泵深井水侧系统配置的第一个因素。
地下水温是影响水源热泵效率的主要因素。
地下水温度既是地下水水源热泵的冷凝温度又是蒸发温度。
水源热泵系统介绍
水源热泵主机产品
地下环路水量小温差设计
竞争对手设计 蒸发器进出水温度：5.5 和0 ℃. 地下环路需要采用防冻液作为载冷剂，15%乙二醇。 天加设计 蒸发器进出水温差2.5，出口温度：3 ℃ 载冷剂为：水。
水源热泵主机产品
项目实例
项目: 合肥麦德龙超市 机组型号: TWSF0295.1BH2 设计工况: 蒸发器进出水温度为5.5 和3 ℃. 没有采用防冻液作为载冷剂。
冷却水（深井水）进/出水温度18℃/29 ℃
制热工况：
冷冻水（深井水）进/出水温度15℃/8℃ 热水（冷冻水）进/出水温度40℃/46 ℃
热水最高出水温度：58℃（R22机组）
65℃（R134a机组）
水源热泵主机产品
优势特点
地下水流量大温差设计 地下环路水量小温差设计 水源热泵热水收
水源热泵主机产品
水源热泵系统介绍
南京2008年4月
主要内容
1. Why select？
2.
3. 4. 5.
水源热泵系统分类
天加水源热泵产品 地下水式水源热泵系统设计 地下环路式水源热泵系统设计
水源热泵市场背景
环保要求
目前我国城市空气质量污染水平较重 政府正在规划改变以煤为主的能源结构,北京等城市正在考虑以 电代煤的为解决城市污染的问题 水源热泵技术的应用对降低温室效应起了积极作用，将缓解城市 空气污染问题
水平埋管系统
Chiller
Airside
Pump
Horizontal underground Heat Exchanger
地下环路式水源热泵系统分类
垂直埋管系统
Chiller
水源热泵空调设计手册
水源热泵空调设计手册水源热泵空调系统是一种依靠水源进行换热的空调系统，通过水源热泵系统可以利用水源进行热交换，实现冬暖夏凉的舒适效果。
为了使水源热泵空调系统能够更好地工作，设计手册是至关重要的。
下面将从水源选择、工程设计、系统运行维护等方面进行详细的介绍，以便于工程师和设计师在设计水源热泵空调系统时有一个全面的指导。
一、水源选择1. 地下水：地下水是一种常见的水源，通过井水或者地下水泵将地下水抽上来进行热交换。
在选择地下水源时，需要考虑地下水的水质情况和用水量，以及井水或者地下水泵的选址和安装。
2. 表层水体：如湖泊、河流等表层水体也是一种常见的水源，通过在水体中安装换热器进行热交换。
在选择表层水源时，需要考虑水质、水体的面积和水深等因素，同时还需要考虑安装换热器的方式和位置。
3. 冷却塔水：在一些情况下，可以利用冷却塔的冷却水进行热交换。
在选择冷却塔水源时，需要考虑冷却水的温度和流量，以及冷却塔系统的运行情况。
二、工程设计1. 换热器设计：根据选择的水源类型和水质情况，需要设计合适的换热器。
换热器的设计需要考虑热交换效率、材质选用、换热面积、防腐蚀措施等因素。
2. 系统设计：包括水源热泵系统的布置、管道设计、泵的选型等方面。
系统设计需要考虑整个系统的热平衡、节能性能、安全性能等方面。
3. 控制系统设计：水源热泵系统的控制系统需要设计合理的控制逻辑，包括温度控制、流量控制、压力控制等。
通过控制系统的设计，可以实现系统的自动化运行和故障保护。
三、系统运行维护1. 运行监控：对水源热泵系统的运行情况进行实时监控，包括水源的温度、流量、系统的工作状态等。
通过运行监控，可以及时发现系统运行中的问题并进行处理。
2. 系统清洗维护：定期对水源热泵系统进行清洗和维护，包括换热器的清洗、管道的清洗、泵的维护保养等。
这样可以保证系统的换热效率和安全性能。
3. 水质监测：定期对水源的水质进行监测，包括水质的主要指标如PH值、浊度、含氧量等。
水源热泵节能原理与系统设计
水源热泵节能原理与系统设计作者：程鹏来源：《城市建设理论研究》2013年第36期【摘要】本文重点介绍了水源热泵的节能原理以及系统设计，希望能够对水源热泵的推广应用提供借鉴。
【关键词】水源热泵；节能；系统设计；应用中图分类号：TE08文献标识码： A一、前言水源热泵技术是一种可以对再生能源利用的技术，具有很多优点得到了广泛应用，如高效节能、经济环保、灵活使用、维修方便等等。
当然，最重要的当属节能。
本文将对水源热泵节能设计进行探讨。
二、水源热泵系统原理和节能原理水源热泵工程是一项系统工程,一般由水源系统、水源热泵机房系统和末端散热系统三部分组成。
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。
水源热泵技术是利用地球表面浅层水源(如地下水、河流和湖泊中吸收的太阳能和地热能而形成)的低温低位热能资源,并采用热泵原理,通过极少高位电能输入,实现大量低位热能向高位热能转移的一种技术。
水源热泵机组主要由压缩机、蒸发器、冷凝器和膨胀阀组成.压缩机起着压缩和输送循环工质从低温低压处到高温高压处的作用,是热泵系统的心脏;蒸发器使经节流阀流入的制冷剂液体蒸发,以吸收被冷却物体的热量,达到制冷的目的;冷凝器将从蒸发器中吸收的热量连同压缩机做功消耗所转化的热量传递给冷却介质,达到制热的目的;膨胀阀对循环工质起到节流降压作用,并调节进入蒸发器的循环工质流量.根据热力学第二定律,压缩机所消耗的功(电能)起到补偿作用,使循环工质不断地从低温环境中吸热,并向高温环境放热。
图1水源热泵制热过程的工作原理图在工作流程中,工质1表示水源水,工质3表示循环水,工质2表示热泵中的介质,种类根据压缩机和环保要求来定.工质1流经热泵时,与蒸发器中的工质2进行热交换,工质2吸收热量后,蒸发成低压蒸汽,经压缩机提高压力和温度后,进入冷凝器凝结成液体并向工质3放出热量,这部分热量实际上包括来自低位热源的热量和压缩机的功耗,工质3的热量即可供建筑物取暖所需,工质2从冷凝器的高压下膨胀而进入蒸发器,再开始新的工作循环.热泵工质的理想压缩循环是理论逆卡诺循环,图2表示的是在高温T与低温T0两个恒温间的温熵图.其中面积ABCD代表净输入功W,面积CDEF代表释放的能量,面积ABFE代表从低位热源吸取的热量.图2逆卡诺循环温熵图三、水源热泵节能系统设计1、工程概况某综合楼座落于某市江水河畔，总建筑面积为34201m2，其中地下室建筑面积为4367.5m2，共有地下1层，地上21层，为酒店与办公综合楼。
水源热泵设计方案
2.选用设备符合行业标准和环保要求。
3.施工和运行维护过程中，严格执行安全生产和环境保护规定。
六、实施与监管
1.施工前进行全面的技术交底，确保施工队伍理解设计意图。
2.施工过程中，实施严格的质量控制和进度管理。
3.验收阶段，对照设计方案和施工规范，确保系统质量。
4.系统设计符合相关行业标准，确保运行安全可靠。
五、实施与验收
1.施工前，组织专业人员进行技术培训，确保施工质量。
2.严，加强质量监督，发现问题及时整改。
4.工程验收时，对照设计方案和施工标准，确保工程质量。
六、运行维护
1.建立完善的运行管理制度，确保系统安全、高效运行。
-确保系统根据室内外环境变化自动调节运行状态，以达到最佳能效。
四、详细设计
1.供暖系统
-采用地板辐射供暖方式，提供均匀、舒适的室内温度。
-设计合理的供暖参数，保证供暖效果的同时，减少能耗。
2.制冷系统
-结合风机盘管和新风系统，提供清凉的室内环境。
-优化制冷系统设计，确保运行效率和节能效果。
五、合法合规性评估
七、运行与维护
1.建立完善的运行管理制度，规范操作流程。
2.定期对系统进行维护和检查，预防性排除故障。
3.对运行人员进行专业培训，提升其对系统的管理和应急处理能力。
八、结论
本水源热泵设计方案旨在为特定区域提供一种高效、环保、经济的供暖和制冷解决方案。通过科学的设计、精细的实施和严格的运行维护，本系统将有效提高能源利用效率，降低环境负担，为用户提供舒适的室内环境。本方案的实施将对推动区域能源结构的优化升级，促进绿色低碳发展产生积极影响。
水源热泵设计方案
水源热泵方案书
30000平米住宅水源热泵方案书xxxxxxxx有限公司xxxxxxxx有限公司2012年6目录第一部分水源热泵系统简介 (3)一、环保效益显著 (3)二、高效节能 (3)三、运行稳定可靠 (4)四、一机多用，应用范围广 (4)五、自动化程度高 (4)六、投资的经济性 (4)第二部分项目概况 (4)第三部分方案设计 (5)一、设计思路 (5)二、设计依据 (5)三、负荷计算 (6)四、系统设计及设备选型 (6)1、热泵主机设备的选型： (6)2、机房流量的确定 (7)五、机房设计 (8)六、机房配电容量 (9)第四部分运行费用分析 (9)一、系统运行参数 (9)二、采暖运行费用 (9)第五部分投资概算 (10)第六部分地源热泵工程山西业绩表 (11)第一部分水源热泵系统简介水源热泵系统包括地下水源热泵系统、地表水源热泵系统,是以地下水、浅层岩土、江河湖海水以及城市原生污水作为冷热源，通过消耗部分电能，进行能量交换后，为建筑供冷、供热及生活热水的可再生能源中央末端系统。
该系统冬季时借助水源热泵机组，消耗少量电能，将地下水、浅层岩土、地表水以及污水中的低位热能，提升为高位热能，供建筑采暖；夏季则相反，把室内的热量排出，释放到地下水、浅层岩土、地表水以及污水中，以达到为建筑制冷的目的。
它具有以下优点：一、环保效益显著水源热泵系统利用地下水、地表水、浅层岩土及污水作为冷热源，供热时省去了燃煤、燃气、然油等锅炉房系统，没有燃烧过程，避免了排烟污染；供冷时省去了冷却塔，避免了冷却塔的噪音及霉菌污染。
不产生任何废渣、废水、废气和烟尘，不会给城市带来热岛效应。
因此，水源热泵是一种环保效益非常显著的环保设备，而且利用的是可再生能源，与国家可持续发展的战略目标一致。
二、高效节能地下水、浅层岩土、地表水等冬季比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高；夏季温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率提高。
水源热泵系统设计
水源热泵系统设计水源热泵系统是利用地下水、湖水、江河等水体作为热源的一种热泵系统。
本文将介绍水源热泵系统设计的相关内容。
一、水源热泵系统的原理水源热泵系统利用水体的稳定温度来提供供暖和制冷的要求。
系统的主要组成部分包括热泵机组、水源热井（或水源热泵换热器）、水泵和循环水管道等。
其工作原理如下：①供暖模式热泵机组从水源热井中取得温度较高的水，通过换热器与系统内的供暖设备（如暖气片）进行换热，将热能传输给室内空气，实现供暖效果。
②制冷模式热泵机组从水源热井中取得温度较低的水，通过换热器与系统内的制冷设备（如冷凝器）进行换热，将热能传输给外部环境，实现制冷效果。
二、水源热泵系统设计的注意事项1.选址和井设计在进行水源热泵系统设计时，需要对选址和井的设计进行充分考虑。
选址应选择水体资源丰富、水质优良的地点，避免容易受到污染的地区。
井的设计应满足热泵机组的热量需求，并考虑水源的补给量和水质的要求。
2.管道设计管道设计要合理布置，避免过长的管道和不必要的转弯，以减少能量损失。
同时，在管道设计时要考虑对水源的影响，避免对水源环境产生不良的影响。
3.机组选择在选择热泵机组时，要根据实际需求确定所需的制热和制冷功率，并考虑机组的效果和可靠性等因素，选择适合的机组。
4.能源利用水源热泵系统设计应充分利用水源的热能，避免能源的浪费。
可以采用回灌技术，将冷水回灌至井中，以维持水源的稳定温度。
5.系统运行控制为了确保水源热泵系统的有效运行，需要进行系统运行控制的设计。
可以通过安装传感器、控制器和阀门等设备，实现系统的自动控制和调节，以达到节能和舒适性的要求。
三、水源热泵系统设计案例以某办公楼为例，该办公楼位于市区，地下水资源丰富。
根据设计要求，该办公楼的供暖和制冷需求分别为500kW和200kW。
设计方案如下：1.选址和井设计在办公楼附近选址，充分考虑水体资源和水质情况，选择一处适合建设井的地点。
设计井的深度为100米，直径为1.5米，确保满足热泵机组的热量需求。
水源热泵方案
水源热泵方案一、水源热泵空调系统介绍水源热泵空调系统是利用地下水，通过水泵把地下水提取出来，从而实现地下水和空调主机的能量提取目的。
夏季通过机组将房间内的热量转移到地下，对房间进行降温。
冬季通过热泵将地下水中的热量转移到房间，对房间进行供暖，实现了能量的季节转换。
机组运行过程：冬天热泵中制冷剂正向流动，压缩机排出的高温高压R22气体进入冷凝器向集水器中的水放出热量，相变为高温高压的液体，再经热力膨胀阀节流降压变为低温低压的液体进入蒸发器，从地下循环液中吸取低温热后相变为低温低压的饱和蒸汽后进入压缩机吸气端，由压缩机压缩排出高温高压气体完成一个循环。
如此循环往复将地下低温热能“搬运”到室内，从而不断的向用户提供45℃-50℃的热水。
夏天热泵中制冷剂逆向流动，与用户换热的冷凝器变为蒸发器从集水器中的低温水（7-12℃）提取热能，与地下水的蒸发器变为冷凝器向地下水排放热量，如此循环往复连续地向用户提供7-12℃的冷水。
二、水源空调系统的特点〈1〉水源热泵与常规空调技术相比有着无可比拟的优势。
〈2〉利用可再生能源：属可再生能源利用技术水源热泵从常温地下水中吸热或向其排热，利用的是可再生的清洁能源，可持续使用。
〈3〉高效节能，运行费用低：属经济有效的节能技术水源热泵的冷热源温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，这种温度特性使得水源热泵比传统空调系统运行效率要高40%，因此要节能和节省运行费用40%左右。
另外，地下水温度较恒定的特性，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。
在制热制冷时，输入1KW的电量可以得到5KW以上的制冷制热量。
运行费用比常规中央空调系统低40%左右。
〈4〉节水省地：1）以水为冷热源，向其放出热量或吸收热量，不消耗水资源，不会对其造成污染。
2）省去了锅炉房及附属煤场、储油房、冷却塔等设施，机房面积大大小于常规空调系统，节省建筑空间，也有利于建筑的美观（5）环境效益显著该装置的运行没有任何污染，在供热时，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，不会产生城市热岛效应，对环境非常友好，是理想的绿色环保产品。
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将所有释放的热量相加，即得所需要的结果
供热设计工况下循环水最大放热量计算
确定水源热泵机组的数量
确定水源热泵机组的总热负荷 确定水源热泵机组的COPh值 确定水源热泵机组从循环水中吸收的热量（Qk[1-1/COPh]?） 所有水源热泵机组水流量相加，得到所需要的总水量
确定水环路的热损失
第5章 水源热泵系统设计
• • • • • • 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 水源热泵空调系统的特点和分类 水源热泵空调系统的运行性能 热源(热汇)水的处理方法与措施 水源热泵空调系统设计要点 地下水源热泵系统设计 地表水源热泵系统设计
5.1 水源热泵空调系统的特点和分类
• 5.1.1 水源热泵系统的特点 • 5.1.2 水源热泵机组的种类 • 5.1.3 水源热泵系统的分类
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1.水流量 2.水温度
1.水流量 2.水温度
3.水质：直接影响水源热泵机组的使用寿命和效率。
结垢：钙、镁、铁、二氧化碳等。 腐蚀性：溶解氧、二氧化碳、氯离子等。 混浊度和含沙量：前者沉积，阻塞管道；后者磨损机组及组件；回灌？。 油污：换热效果、使用寿命等。
4.水质稳定性
水质不稳定，换热器就会快速腐蚀。 可通过各种试验检测水质的稳定性。 根据水质分析指标，计算稳定指数来判断。 稳定指数判定标准如下表。
防垢
防腐
防生物粘泥
防止海水腐蚀和防治海生生物
污水的防堵塞与防腐蚀
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5.4 水源热泵空调系统设计要点
• • • • • 5.4.1 5.4.2 5.4.3 5.4.4 5.4.5 水文地质工程勘察 地下水回灌设计 地表水取水设计 与热源(热汇)交换的热量计算 水源热泵机组的选择
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污水源热泵系统的特殊问题
由于污水流动阻塞使换热设备流动阻力不断 增大，引起污水量的不断减少，同时传热热阻 的不断增大，又引起传热系数的不断减小，其 供热量随运行时间的延长而衰减。
污水源热泵机组的运行稳定性比其它水源热泵 差。在系统设计中应考虑稳定性环节。
污水源热泵系统的特殊问题
由于污水的流动阻塞使污水源热泵的运行管 理和维修工作量大，应该预留一定的维护空间。 例如，为了改善污水源热泵运行特性，换热面 需要每日3～6 次水力冲洗，污水流动过程中， 流量呈周期性变化，周期为一个月，周期末对 污水换热器进行高压反冲洗。
系统？ 流程？ 原理？ 7、工质循环泵
8、低压工质储液桶
9、调节站
污水源热泵系统的特殊问题
污水流经管道和设备(换热设备、水泵等)时，在 换热表面上易发生积垢、微生物贴附生长形成生物 膜、污水中油贴附在换热面上形成油膜，漂浮物和 悬浮固形物等堵塞管道和设备的入口。
其最终的结果是出现污水的流动阻塞和由于热阻的 增加而恶化传热过程。由于设备结垢导致机组耗功 增加。所以，在设计中一定要选择能效比高的机组。
为防止地下水资源受到污染，要严格控制人工回 灌水质。 回灌水水质要坚守一个准则：回灌水的水质条件 要等于甚至高于原地下水水质条件。
另外，要求同层回灌，回灌井处的地质结构要有 良好的覆盖层和止水层，防止回灌后各个含水层 相互贯通，引起水质污染。
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5.4.3 地表水取水设计
地表水取水设计应考虑环境保护问题，冷热交替问题， 冷热平衡问题。 取水温差过大会破坏生态环境:2℃限制 取水、排水口位置不当机组运行效率会降低：原则？ 取水区域不当会损坏换热盘管：人为破坏？水流速？
系统？ 流程？ 原理？
3.海水源热泵系统
系统？流程？原理？
返回本节
海水源热泵系统的特殊问题
海水温度差异较大
海水含盐高
海洋生物 潮汐和波浪 泥砂淤积
4.污水源热泵系统-壳管式换热器
系统？ 流程？ 原理？
4.污水源热泵系统-浸没式换热器
系统？ 流程？ 原理？
4.污水源热泵系统-污水干管组合式换热器
其它注意事项：
对大型商业或公用建筑，需要解决好大水体的排水。 地表水的表面面积和深度，要满足建筑冬夏季设计工 况下的吸热量和放热量的要求。
水源热泵机组选择时的进水温度，从南到北：供热时， -1.1~12.8 ℃，供冷时， 26.7~35 ℃。 返回
5.4.4 与热源（热汇）交换的热 量计算
供冷设计工况下循环水最大吸热量计算 供热设计工况下循环水最大吸热量计算
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温度℃
5.1.3 水源热泵系统的分类
1.地下水源热泵系统-中央闭式环路
系统？ 流程？ 原理？
①-地下水换热系统 ②-水源热泵机组 ③-热媒或冷媒管路系统 ④-室内末端系统
1.地下水源热泵系统-分散开式环路
系统？ 流程？ 原理？
1.地下水源热泵系统-分散闭式环路
系统？ 流程？ 原理？
2.地表水源热泵系统
5.4.1 水文地质工程勘察
工程场地状况调查的主要内容
场地规划面积、形状及坡度 场地内已有建筑物和规划建筑物的占地面积及其
分布
场地内树木植被、池塘、排水沟及架空输电线、
电信电缆的分布
场地内己有的、计划修建的地下管线和地下构筑
物的分布及其埋深
场地内已有水井位置等
地下水水文地质勘察 勘察内容有：地下水类型；含水层岩性、分布、 埋深及厚度；含水层的富水性和渗透性；地下水 径流方向、速度和水力坡度；地下水水温及其分 布。 水文地质试验内容有：抽水试验；回灌试验；抽 水和回灌试验时，测定静水位和动水位；测量井 水水温；取水样并化验分析水质；水流方向试验； 渗透率、流速试验。
地下水源热泵形式
地下水源热泵工作原理
工作原理：通过地下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 者释放热量后，由回灌井群回灌到地下。经过换热 的地下水可以排入地表水系统，但对于较大的应用 项目通常要求通过回灌井把换热后的地下水回灌到 原来的地下水层。 我国地下水温度状况：一般比当地平均气温高几度 地区 东北 东北 北部 中部 4 8~12 东北 华北 华东 西北 南部 12~14 15~19 19~20 18~20
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地下水源热泵特点
地下水源热泵具有较好的节能性。
地下水源热泵具有显著的环保效益。
地下水源热泵具有良好的经济性。
地下水源热泵能够减少高峰需电量，这
对减少峰谷差有积极意义。
回灌是地下水源热泵的关键技术。
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5.1.2 水源热泵机组的种类
水源热泵机组是指以水为热源(汇)的可进行制冷 /制热的一种整体式热泵机组，通常是水/空气或 水/水两种水源热泵机组。 目前常用的有两类：一是小型的水/空气热泵机 组和水/水热泵机组 (四通换向阀功能转换) ；
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供冷设计工况下循环水最大吸热量计算
确定水源热泵机组的数量 确定水源热泵机组的总冷负荷 确定水源热泵机组的COP值 确定水源热泵机组释放到循环水中的热量（Q0[1+1/COP]?） 所有水源热泵机组水流量相加，得到所需要的总水量 确定其他向循环水中释放或吸收的热量 确定水泵释放到水中的热量
确定水泵释放到水中的热量 将所有吸收的热量相加，即得所需要的结果 返回
5.4.5 水源热泵机组的选择
水源热泵机组的选择应注意以下几个问题:
根据不同的水源选择不同的水源热泵机组
可选择的有地表水源型、地下水源型和地耦 管水源型。要考虑机组的工作温度是否与水源的 温度相适应。在设计中一定要注意选用能效比高、 部分负荷性能良好的水源热泵机组。
地表水水文勘察 勘察内容有：地表水源性质、水面用途、深度、 面积及其分布；地表水水温、水位动态变化；地 表水流速和流量动态变化；地表水水质及其动态 变化，引起腐蚀与结垢的主要化学成分；地表水 利用现状；地表水取水和回水的适宜地点及路线。
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5.4.2 地下水回灌设计
对于开采的地下水应要求回灌，即将抽出的地下水， 经地下水水源热泵机组换热后再注入到地下，且必 须是等量回灌，即抽出的水量应与回灌的水量相等。 同时回灌还可以储能，达到冬季回灌蓄冷为夏季空 调用，夏季回灌热为冬季供暖所用。
水质指标指的是水的浊度、硬度以及藻类和微生物。 水温指标指的是水源在冬、夏季的温度状况。
地表及浅层的水源一般都是生水。它们需经过水 处理后方可送入机组使用。水处理方法主要有： 除砂 除铁 化学方法(俗称加药) 静电处理
磁化处理
离子交换 高频电统的水 处理措施
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5.3 热源(热汇)水的处理方法 与措施
• 5.3.1 热源(热汇)循环水系统的水处理方法 • 5.3.2 热源(热汇)循环水系统的水处理措施
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5.3.1 热源(热汇)循环水系统的水 处理方法
水源热泵机组的水源：地下水，地表水（江、河、 湖、海等），生活污水，工业废水（发电厂或工业 使用过程中的冷却塔用水等）。 水源可使用程度总体上用两大指标来衡量，即水质 指标和水温指标。 潜在指标：？ 水量
二是可用于集中供热、供冷的水/水热泵机组， 它以地下水、地表水、城市污水为热源(阀门转 换 )。
地表水源热泵形式
闭式系统
开式系统
地表水源热泵工作原理
工作原理：就是通过直接抽取或者间接换 热的方式，利用包括江水，河水，湖水， 水库水以及海水等大量自然水体作为热泵 的低（高）温热源，连续不断地为（从） 建筑物或用热物体、空间提供（提取）热 量。
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5.2 水源热泵空调系统的运行性能
• 5.2.1 水源热泵机组的变工况性能 • 5.2.2 影响水源热泵系统运行性能的因素
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5.2.1 水源热泵机组的变工况性能
当机组水源一侧出现低于零度的情况时，必须加入防冻液保安全！
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5.2.2 影响水源热泵系统运行性能 的因素
水源的水量、水温、水质和供水稳定性是影响水 源热泵系统运行效果的重要因素。
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5.5 地下水源热泵系统设计