基于水源熱泵空調系統的優化設計及應用研究

摘 要 經濟的發展，促進我國人民生活水平的提高，當前空調在人們生活中得到廣泛的應用，但是空調的能耗較大。近幾年隨著環保、節能等的提倡，空調系統的節能優化提到日程上來，當前在建筑節能上形成了一種水源熱泵空調系統，該系統在節能和環保上具有重要的意義。

關鍵詞 水源熱泵空調系統 影響因素 優化設計

水源熱泵空調系統可以起到良好的節能效果，在生活中的使用可以有效的改善人們的生活環境，減少能源的使用，將水作為熱源，進行制熱、制冷，大大的提高水的利用率以及空調系統的節能、環保。但是在水源熱泵空調系統應用的過程中會受到多種因素的影響，無法充分的發揮水源熱泵空調系統的節能環保作用。

一、水源熱泵空調系統應用中的影響因素

（1）氣象條件

我國不同地區的環境、氣候不同，早晚溫差有較大的差異，例如我國的東北地區的哈爾濱、首都北京、廣州等城市在相同的高度的建筑中，每一層均使用水源熱泵空調系統，并將水源熱泵空調系統的能耗和普通的系統能耗進行對比，明顯的可以看出哈爾濱地區的水源熱泵空調系統的能耗高于其他城市的能耗，而水源熱泵空調系統的能耗和普通系統的能耗相比又有明顯的差異。這也就說明氣象條件，會對水源熱泵空調系統的應用產生影響，氣象條件變化較大地區的水源熱泵空調系統的能耗大。

（2）建筑特點

在水源熱泵空調系統的應用中，影響其能耗的建筑因素有很多種，例如建筑的蓄熱、新風量、設備的發熱情況等，均會對水源熱泵空調系統的能耗產生影響，在建筑內部余熱合適的的條件下，水源熱泵的運行才可以達到最好的效果。建筑物的面積、內部結構均會影響水源熱泵的有效運行，在建筑物內部負荷一定的條件下，其節能效果就由建筑物的面積決定。

（3）熱源形式

在實際運行中空調系統的熱源有很多種，燃煤、水源、電能等都是水源，在不同的地區空調系統的水源不同，但是在眾多水源中水源的節能效果是最好的。如果使用燃煤作為空調系統的水源，不管建筑物內部余熱是大還是小，空調系統均不能起到節能的效果。

也就是水空調系統的使用，受到氣候、建筑物特點、熱源形式等多種條件的影響，為了保證水源熱泵空調系統可以起到良好的節能效果，需要針對不同地區、不同建筑物特點等因素進行綜合分析，合理的使用水源熱泵空調系統，才可以起到良好的節能效果，發揮空調系統的節能環保作用。

二、水源熱泵空調系統的優化設計

（一）水源熱泵空調系統的工作原理

在實際工作中水源熱泵的工作原理和制冷機的工作原理是相同的，只是兩種系統的工作范圍不同，熱泵的冷凍循環系統中可逆的，正向循環工作時，從其制冷系統中進行熱量的吸收，將吸收到的熱量排放到空氣中或者是水中，這個過程將其稱為制冷過程，水源熱泵的逆向循環系統是從外界環境中、水源中吸收熱量，將熱量釋放到采暖空間，這個過程稱之為制熱過程。

水源熱泵空調系統工作中，制冷過過程和制熱過程見下圖。當制冷系統運行中，離心風機啟動，方向閥處于制冷方向，使冷媒進入壓縮機，將其壓縮成高壓氣體，通過方向閥將壓縮之后的高壓氣體送入冷媒，使其轉變成液體，液體通過細管進入空氣蒸發器，吸收空氣中的熱量將其蒸發為低溫的氣體，這個制冷過程是不斷往復進行的。制暖過程和制冷過程是相反的，方向閥指向的是供熱方向，低溫冷媒壓縮成高壓氣體之后，進入空氣葉片盤管的散熱器，成為液體，再通過風機的作用，使其釋放熱量，將溫度升高，再經過水蒸發器吸收循環吸收熱能，將其轉變成低溫氣體，這個過程也是往復循環的。

（二）水源熱泵空調系統的優化設計

要想實現水源熱泵空調系統的優化設計，需要了解以下這些優化設計方法：

第一，計算好各項各項工藝以及水源熱泵空調系統的使用功能。

第二，提高水源熱泵系統的運行效率、，節能效率的提升，需要保證其中的COP值增加，不能在3.5以下，所以需要選擇高性能的水源熱泵系統。

第三，按照水源熱泵空調系統應用的建筑室溫、進水溫度，選擇合適的水源熱泵機組進行工作。

第四，夏季室內溫度變化較大，所以需要根據夏季房間內的溫度冷負荷進行熱泵型號的選擇，核對水源熱泵空調系統的供熱能力，不能影響冬季的室內熱負荷的變化，如果不合符需要重新的選擇水源熱泵空調系統。

第五，由于水源熱泵空調系統的各項性能非常的敏感，所以其各項性能參數需要在實際運行中，根據產品樣本中的數據及西寧修正。

第六，水源熱泵空調系統在應用的過程中需要選擇性能、能耗良好的輔助熱源裝置，一般情況下水源熱泵產生的熱量要在該系統總熱量的10%～30%，采用的輔助熱源多為太陽能熱水器。

第七，為了更好的保護水源熱泵的交換器，需要選擇兩種冷卻塔，閉式冷卻塔安裝在室內，開式冷卻塔安裝在室外，冬季停止使用時，需要添加防凍劑。

為了提高水源熱泵空調系統的性能，降低能耗，需要對其進行優化設計，以上這些優化設計方法只是部分內容，在實際水源熱泵空調系統的優化設計中，還有很多優化設計方法，主要是根據水源熱泵空調系統的使用區域、使用條件等進行相應的調整，提高其使用效率，降低能耗，實現節能環保。

三、小結

當前空調在人們生活中已經普遍存在，但是空調的能耗較大，在實際使用中無法實現節能環保，為此在空調系統研究中研發了水源熱泵空調系統，有效的將空調的運行效率提升，實現了節能的功效。在水源熱泵空調系統使用中，需要根據使用地區、環境等的不同，對其進行優化設計，使得水源熱泵空調系統的應用效率提升，降低能耗。

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