水源熱泵在戶式中央空調系統的應用前景

劉孝剛

（渤海船舶職業學院動力工程系，遼寧 葫蘆島125000）

隨著建筑業不斷發展，人們生活的建筑面積不斷提高，戶式中央空調也朝著節能、環保、美觀的趨勢發展，逐步走入千家萬戶，水源熱泵是一種利用制冷原理將熱量從低溫熱源傳遞給接收熱量的高溫介質中的一門供暖和制冷技術。如何將兩者合理的結合，根據用戶的不同層次和需求設計家用中央空調，是工程技術人員設計的重點，也是水源熱泵應用于戶式中央空調系統中必須考慮的問題。

1 水源熱泵與戶式中央空調

1.1 水源熱泵

水源熱泵技術是一種利用地表水或地下水的低溫低位熱能資源，通過電力驅動，實現低位熱能向高位熱能的轉移，水源熱泵可以在冬季和夏季向用戶單元提供制冷與供熱。在夏季，大多數水源熱泵機組向用戶提供冷量，熱量通過冷凝器冷卻后，循環水由冷卻塔排至室外，蒸發器中的冷凍水供用戶進行制冷，水環路溫度一般保持在32℃以下.在冬季，水源熱泵供熱時，由鍋爐等加熱設備進行加熱，水環路溫度一般保持在16℃以上。春秋兩季水源熱泵運轉時，當用戶有40%的供冷和60%的供熱時，水源熱泵系統的冷熱源供給將趨于平衡，無需開啟加熱設備或冷卻設備，系統水溫可以保持在16℃到32℃之間，為用戶節約了大量電能。水源熱泵根據所用戶的不同選擇可分為地下水源熱泵、地表水源熱泵和水環熱泵。

（1）地表水源熱泵。地表水源熱泵是利用地表水作為熱泵機組的熱源，當建筑物的附近有江河湖海等豐富的地表水源時，可通過水泵等輸送設備將水體的熱量傳遞給水源熱泵機組，或將水源熱泵的熱量釋放到地表水的蓄水體中。地表水源熱泵可分為開式地表水源熱泵系統和閉式地表水源熱泵系統。在戶式中央空調系統中,如果選用地表水源熱泵系統將需要大量的地表水源,由于地表水的采集相對困難，使得地表水熱泵受到了一定的使用限制，在戶式中央空調中應用不多。

（2）地下水源熱泵。地下水源熱泵就是利用地下水作為水源熱泵的熱源。地下水源熱泵的形式有開式環路和閉式環路兩種。開式系統是通過潛水泵抽取地下水直接送入熱泵機組。閉式系統是通過一個板式換熱器將地下水和建筑物內的水系統隔絕開來，通過盤管進行換熱。其中，開式連接系統的管路連接比較簡單，經濟性好，但由于地下水含雜質較多，容易堵塞設備的管路。另外，由于地下水所含的成分較復雜，易對管路及設備產生腐蝕和結垢，因此，在使用開式系統時，應采取相應的措施。

（3）水環熱泵。水環熱泵空調系統是一種利用回熱循環的空調系統，它可以從建筑物內區回收熱量用于外區，并且可以實現同時制冷和供熱，從而使系統內部實現能量平衡，減少冷卻塔和加熱設備的運行時間，達到節能的目的。其中水環熱泵系統設備可以分散布置，一般不需要集中的制冷機房和空調機房，節省了機房占地面積。水環熱泵的重要特點是系統只需安裝水管，管路簡單、安裝方便，運行費用低，可以節約大量能源，是今后水源熱泵的發展趨勢。

1.2 戶式中央空調

戶式中央空調又稱為小型中央空調，它由一臺室外主機和若干個室內機組成，機組通過管線或風道進行連接，為各個房間提供熱量和冷量。隨著建筑業的發展和人們生活水平的提高，人均建筑面積超過100m2的住宅在不斷增加，戶式中央空調是介于大型中央空調系統和家用空調之間的空調系統，在發達國家，由于建筑面積大，戶式中央空調應用極為廣泛，超過85%的用戶選擇中央空調。在美國，戶式中央空調占有率超過75%，在口本超過60%。我國戶式中央空調起步較晚，大約占據中央空調市場的10%左右，特別是在經濟比較發達的地區，隨著人們對空氣質量的高要求，戶式中央空調已經走進人們的生活，已經有相當一部分消費者接受了戶式中央空調。

1.3 兩者結合的必要性

以上分別介紹了水源熱泵機組與戶式中央空調空調，隨著空調技術的發展，水源熱泵機組在戶式中央空調的應用越來越多，從水源熱泵的工作原理及工作過程可以看出，其機組系統不僅為用戶提供了制冷、供暖，而且還能夠提供用戶需要的生活用水，水源熱泵機組可以做到三位一體的優質服務，如果將水源熱泵機組應用于戶式中央空調空調之中將對系統節能產生深遠的影響。

2 水源熱泵應用于戶式中央空調應考慮的主要問題

（1）水文條件。對于水源熱泵是否能夠應用于戶式中央空調應從建筑物的現場實際情況出發，首先判斷建筑物周圍是否具備可利用水源的條件。二是判斷建筑物是否方便連接水源，不同建筑物的地理位置和水文條件千差萬別，應因地制宜地合理利用好水源。當對不同水源進行選擇時，應通過多種技術方案進行經濟型分析比對，確定最終方案。一般而言，別墅等小型建筑物應用戶式中央空調的用戶居多。如果水源條件達不到水源熱泵機組的使用要求時，可以采取水處理技術，使水質達到熱泵機組要求。

（2）水量的選擇。水源熱泵的水量是影響機組正常運行的關鍵因素，主要因素是由空調工程的負荷與水源熱泵機組性能決定的。當水量不足時，應采取人工回灌技術，所謂人工回灌技術，是將被水源熱泵機組交換熱量后排出的水再注入地下含水層中去。這樣做可以補充地下水源，調節水位，維持儲量平衡，可以回灌儲能，提供冷熱源。

3 應用實例

以遼寧某地區一棟5千平方米的別墅為例，對采用進行了分析比對，如表1所示：

表1 水源熱泵與其他方式的運行費用對比表

從表可看出：①水源熱泵的供暖系統的初投資略高于其它方式，但低于低于壁掛式燃氣爐，水源熱泵系統的初投資比傳統中央空調（供暖/空調）系統初投資低35%。②水源熱泵供暖的每平方米運行費用僅為燃煤鍋爐運行成本的68%。③水源熱泵供暖的運行費用為普通中央空調運行成本的2/3。

4 結語

水源熱泵具有高效、節能等優點,在將來，一戶一機水源熱泵式的戶式中央空調將成為發展主流，地源熱泵可以充分發揮地下蓄能系統的作用，在夏熱冬冷地區可以大力發展地源熱泵空調系統技術，可以大大改善當地人民的居住環境，并為國家節約大量的能源，在戶式中央空調的應用中具有廣闊前景。

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