水源熱泵應用的優缺點

【摘 要】隨著“節能環保，綠色建筑”的大力提倡，國家發改委、財政部等部委從政策上給予“節能型地（水）源熱泵系統”明確性補助，預示著地水源熱泵逐步發展的方向。水源熱泵因受條件所限也并不是所有地區都適合，本文闡述了水源熱泵的優缺點，為設計者選用水源熱泵時作為參考。

【關鍵詞】水源熱泵；地下水；能源；制熱（冷）系數

水源熱泵是利用地球水所儲藏的太陽能資源作為冷、熱源，進行轉換的技術。水源熱泵技術的工作原理就是：通過輸入少量高品位能源（如電能），實現低溫位熱能向高溫位轉移。水體分別作為冬季熱泵供暖的熱源和夏季空調的冷源，即在夏季將建筑物中的熱量\"取\"出來，釋放到水體中去，由于水源溫度低，所以可以高效地帶走熱量，以達到夏季給建筑物室內制冷的目的；而冬季，則是通過水源熱泵機組，從水源中\"提取\"熱能，送到建筑物中采暖。

1. 做為北方的主要幾種熱源的形式，區域鍋爐房、熱電廠、小型家用鍋爐與水源熱泵相比較，水源熱泵有著明顯的優勢。

采用燃料鍋爐供暖，只有70%～90%的燃料內能轉化為熱量且供熱同時產生大量廢氣、廢料，處理廢料等需要耗費大量的人力、物力和財力。電鍋爐是清潔環保的熱源，其可將90%～98%的電能轉換為熱能，無需處理廢料。但發電所需的煤等物力會間接的產生與燃料鍋爐同樣的問題，且電鍋爐成本較高。小型家用鍋爐同樣存在運行成本維護成本高、會產生廢氣增加危險性等問題。熱電廠是相對比較經濟、效果較好的采暖熱源形式。但受到各項目運行參數要求的不同，比如需要夏季制冷，過渡季節采暖等問題則無法解決。

而水源熱泵則因其自身的特點為越來越多的用戶所采納，其具有以下幾種明顯優勢，（1）水源熱泵便于集中管理，如可按園區的大小及分期建設設置一臺或幾臺水熱熱泵機組，便于分期管理；（2）分段調節：按各項目的自身特點可選擇各時段的冷熱媒運行參數，以達到節能的效果。（3）水熱熱泵可提供熱源也可在夏季供冷，對于公共建筑需要冷熱源的要求做到了一機多用。（4）無廢料，清潔環保。水源熱泵利用了地下水的資源的能量。水源熱泵要比電鍋爐加熱節省三分之二以上的電能，比燃料鍋爐節省二分之一以上的能量，從而減少了碳排放。

2.水源熱泵機組的節能原理，水源熱泵利用的是地下水的能量，以沈陽為例，冬季地下水水體溫度為12℃，比室外環境空氣溫度高20～30℃，所以熱泵循環的蒸發溫度大大提高，能效比隨之也提高了很多。而夏季沈陽地下水水體為18℃，水體溫度比環境空氣溫度低10～15℃，所以制冷的冷凝溫度降低，使得冷卻效果好于風冷式和冷卻塔式，機組效率得到了大大的提升。其制冷、制熱系數可高達4.2～4.4，與傳統的空氣源熱泵相比，要高出40%左右，其運行費用為僅傳統的冷水機組的的50%～60%，經濟效益可觀。

3. 天然氣、石油、煤等資源都屬于不可再生的自然資源，隨著該種自然資源的逐漸消化，節能產品越來越受到社會的關注。水源熱泵的用電相對少，屬于節省能源的產品。電能本身為一種清潔的能源，但在發電時需耗費的如煤等能源造成了自然資源的減少以及燃燒產生的污染物，廢物等一系列的問題。所以節能的設備本身的污染就小。設計良好的水源熱泵機組的電力消耗，與空氣源熱泵相比，相當于減少30％以上，與電供暖相比，相當于減少70％以上。人力、物力以及財力的節省得到了明顯的體現。

4.地下水水體的溫度常年相對穩定，其波動的范圍遠遠小于室外環境空氣溫度的變動，這一特性的應用，使得水源熱泵機組的運行更加的可靠、穩定，同時也保證了系統的高效性和經濟性；由于系統簡單、機組部件少，運行穩定，因此維護費用低，使用壽命長可達到25年以上

5.在人力成本逐漸增加的今天，節省人力也成為開源節流的一個重要舉措。水源熱泵機組采用全電腦控制，自動化程度高，節省了人力物力的投入。

6.水源熱泵機組根據項目的不同要求可供采暖、供制冷冷，還可供生活熱水，一機多用，多機互為備用，一套系統可以替換原來的鍋爐加制冷機的兩套裝置或系統，節省了設備的同時也節省了機房的面積。特別是對于同時有供熱和供冷要求的建筑物，水源熱泵有著明顯的優點。不僅節省了大量能源，而且用一套設備可以同時滿足供熱和供冷的要求，減少了設備的初投資。水源熱泵可應用于賓館、商場、辦公樓、學校等建筑，小型的水源熱泵更適合于別墅住宅的采暖、空調制冷等。

7.水源熱泵螺桿機組制冷量范圍從370kW到3242kW，規格多，根據用戶的需求可提供多種機組的組合模式，適用范圍更廣。

8.水源熱泵技術采用的制冷劑樣式多，可以是R22或R134A、R407C和R410A等。水源熱泵機組的運行沒有任何污染，沒有燃燒，沒有排煙，也沒有廢棄物，不需要堆放燃料廢物的場地，且不用遠距離輸送熱量，對機房的場地要求不很苛刻，可以建造在居民區內。

象任何事物一樣，水源熱泵也不是十全十美的，更不是萬能的，其應用也會受到制約。

1．可利用的水源條件限制

地下水資源的利用受到了當地的水量、水溫等條件的限制。同一個地區的不同位置的水井出水量也不盡相同，水量過少就會增加初投資的成本，也會影響水源熱泵運行的穩定及效率。

2．投資的經濟性

由于受到不同地區相關的政策，水源的基本條件的不同；一次性投資及運行費用會隨著用戶的不同而有所不同。在不同地區不同需求的條件下，水源熱泵的投資經濟性會有所不同。水源熱泵也需要因地制宜，并不是所有地區都適合。

3．水層的地理結構的限制

對于從地下抽水回灌的使用一直以來備受爭議，理論上適合的地質結構，豐沛的水源，以及理想的土壤條件，是可以保證地下水的回灌可以得到良好實現的，但一些項目為一些私利使得地下水得不到合理的灌溉，從而影響了當地地質、水質，產生的潛在的危害。

一個好的項目能得到社會的大力推廣，首先這是一個被肯定的優秀的成果，任何成果的應用都需要結合當地的實際情況，水源熱泵也是如此，采用機械動力提起地下水與重力回灌地下水成為地下水得不到良好回灌的主要原因。由此而產生的后果會是水源熱泵的發展受到限制，這需要開發商，施工方及政府的管理單位達成共識。

發展地源熱泵，是現今改變以消耗不可再生的自然資源為能源的有效途徑，為可再生能源的發展空間開拓了更加有前景的市場。

參考文獻：

[1]《實用供熱空調設計手冊》 陸耀慶 主編

[2]《全國民用建筑工程設計技術措施-暖通空調動力》

[3]《制冷原理及設備》 吳業正 主編

[4]《熱泵技術與應用》 張昌主編

作者簡介：

高潔（1978- ）女，遼寧省沈陽市人，本科畢業，供熱通風與空調專業。現為中級工程師，從事本行業10余年。