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1、水源热泵,基本内容,水源热泵概念 基本原理 基本系统 主要设备 问题,水源热泵概念-定义,水源热泵是利用地球各类水体作为冷、热源，进行转换的空调技术。 水源热泵又可分为水源热泵方式和水环热泵方式。 地源热泵是大类，涵盖土壤源热泵、地下水热泵、地表水（江、河、湖、海、污水）热泵； 利用循环水的水源热泵被称为水环热泵。,水源热泵概念-分类,井水源热泵（ GWHP ） 井水源热泵系统，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，再由回灌井群灌回地下。 地表水源热泵 （ SWHP ） 地表水热泵系统。通过直接抽取或者
2、间接换热的方式，利用包括江水、河水、湖水、水库水以及海水作为热泵的冷热源。,水源热泵概念-特点,1、高效节能：水源热泵是目前空调系统中能效比（EER值）高的制冷（热）方式，实际运行为46。 2、属可再生能源利用技术 3、节水省地：以地表水为冷热源，不消耗水资源，不会对其造成污染； 4、较为环保：冬季替代锅炉；夏季替代冷却塔； 5、一机多用，供暖、空调、生活热水； 6、水温稳定机组工作相对稳定； 7、符合国家节能减排政策； 8、地下水使用有限制。,发展,发端：1912年瑞士的一个专利； 商业应用：水源热泵在法国和美国发展较快，市场总额年增长率达45以上；在瑞典、奥地利、荷兰、日本等国家得到了很好
3、的发展。仅拥有9百万人口的瑞典，现已有了比欧洲其他国家都好的水源热泵销售市场，与2000年的24000台套相比，2002年销量达到39 000台套；在挪威，销量也以惊人的速度在增长，由2001年6500台套增至2002年的15000台套，2003年，其政府采取对“所有新的空调设备的安装有650欧元的补贴”措施，因此，水源热泵销量的增长仍然可观。,基本原理,地球表面浅层水源（一般在1000 米以内），如地下水、地表的河流、湖泊和海洋，参与地表热交换 ，温度相对稳定，夏季低于大气温度，冬季高于大气温度。 水源热泵技术的工作原理与制冷机一致。尤其在冬季，通过输入少量高品位能源（如电能），实现低温位热
4、能向高温位转移。 全年运行时，分别作为冬季热泵供暖的热源和夏季空调的热源。,水源热泵系统 -系统原理,地下水源热泵系统,分散开式环路地下水源热泵系统,分散闭式环路地下水源热泵系统,地表水源热泵系统,海水源热泵系统,污水源热泵系统-壳管换热,污水源热泵系统-水槽管式换热,污水源热泵系统-缠绕换热管换热,水源热泵机组,技术发展总趋势：在适当的温区工作，高效率的供热、供冷热泵和热泵系统 ； 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) ； 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)。,说明：夏季制冷，阀门A开启，阀
5、门B关闭；,7,12,18,29,机组系统原理（制冷）,说明：冬季采暖，阀门B开启，阀门A关闭；,40,45,7,15,机组系统原理（制热）,制冷机系统流程图,水源热泵问题,前期的水文分析：根据地下水源实际情况，进行可行性的研究分析。适用的原则：水量充足、水温适当、水质良好、供水稳定、回灌可靠。因此，前期的认真、科学的水文地质勘探工作是非常必要的。 水源热泵空调机组选用：能效比一般在46，但国内某些厂家标称其热泵机组能效比可达到7、8之多，甚至少数还有11、12。需要鉴别。 高温水源热泵 水井。水井的成井工艺极为重要，必须要求是大口径钢制管井。,基本问题水文分析与水力设计,需要：工程所在地的井
6、深、水温、水量、水质等原始资料的采集，并保证这些资料的有效性和正确性，对这些资料进行分析研究。 含水层类型、位置，以便确定可利用程度； 水力学需要的设计参数：导水系数（水力坡度等于1时，通过整个含水层厚度M上的单宽流量）、贮水系数、季节变化特性等；求得水量； 水温，季节变化， 水力设计：出水量回灌量等计算,问题1高温水源热泵,高温水源热泵：利用各类工业和生活废水中的余热来制取7090高温热水，可以直接用于供暖和普通工业加热。 高温水源热泵工质的研究：目前高温热泵的研究主要针对的是高温水源热泵，大量研究工作集中在适宜工质的选择和进一步提高系统制热效率方面。相对于常温热泵，高温热泵很难找到一种很适
7、用的工质。对于高温工质的选择有两种趋势，一种是使用自然工质(C02、NH3及碳氢化合物等)，另一种是使用HCFC、HFC、HFE及它们的混合物。自然工质一般压力较高或者循环进入超临界区，有些还具有较高的爆炸性危险，因此相应的系统一般都有特殊的要求，因此目前大多数研究倾向于人造工质的选择。,热泵温度范围,R22,R134a,HTR01,T (oC) p(bar) p(bar) p(bar) 30 12.02 7.70 4.49 40 15.48 10.16 5.97 50 19.61 13.17 7.80 60 24.97 16.80 10.01 70 30.37 21.14 12.66 75
8、33.51 23.72 14.23 80 36.64 26.30 15.80 90 44.42 32.41 19.49,压缩机MAX25bar,高温水源热泵-制冷剂,对应的最高出水温度 R22： 55 R134a：70 HTR01：95 HTR02：75 ,HTR01/02 制冷剂的P-h图,HTR01 P-h 图,HTR02 P-h 图,高温热泵对工质的要求,主要有以下几个方面： (1)冷凝压力在2.4MPa以下，以使目前大多数系统部件可以承受； (2)蒸发压力在0.1MPa以上，以免在系统中形成负压； (3)容积制冷量一般应大于2.5Jcm3，以免系统体积过于庞大： (4)油溶性好、化学性
9、质稳定： (5)对环境危害小，无毒、不可燃； (6)具有高的COP。,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) 静电处理 磁化处理 离子交换 高频电子,循环水系统的水处理措施,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,问题2水井-施工,为防止回灌井堵塞，确保空调系统长期稳定的运行，水井管网设计成双回
10、路，出、回水井可以互相切换使用，定期更换抽水井和回水井，保证水井中滤水层畅通，不会堵塞，保证回灌量，保证水井的出水量。 管网中要设计排污管，施工图设计出水管设排污管，利于井管网安装后的洗井，将新打成的井连续抽洗，夏冬两季开机时洗井，用1、2天把水井抽清。 井水回水管和排污管连通，主机进出水管加旁通管，这样有利于彻底清洗管路中的杂质。一般设计人员的思路是水井抽清以后，开始往管网中注水，然后水从旋流除砂器排出，冲洗干净以后，关闭除砂器的排污管，开始向主机中注水。这样做缺点有三：这样只冲洗了部分管路系统，即从水井到旋流除砂段，而旋流除砂器至主机段及主机出水到水井段的管路系统仍然是不清洁的，主机中易沉
11、积杂质。不清洁的水流回水井容易造成地下水污染。旋流除砂器中流出的水不易及时排走，在机房中漫延。特别是机房设在地下室的情况，排污泵的流量往往只有几吨/小时，而深井泵的出水量少的也有几十吨甚至一、二百吨/小时。 回水井设成有压回灌，将井加设法兰、密封井口，这样即可保证回水不会从井中外溢，又可以在外力的作用下使水井中透水层畅通，利于回水百分之百回灌。 选用高质量的旋流除砂器,水源热泵问题系统设计要点,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 海水源热泵系统的特殊问题 污水源热泵系统的特殊问题,返回首页,污水源热泵空调系统,原生污水源热泵空调系
12、统是一种新型清洁热源利用方式，提取其中有效能量作为建筑能源，可减少燃煤、燃油、燃气对大气环境的污染，提高环境质量;其社会效益，环境效益明显。大气环境污染主要是燃煤，尤其是冬季采暖，多以燃煤锅炉为主。原生污水源热泵技术项目全部完成后年耗电量为1195.6万度电，按一度耗414克标煤计算。该项目年耗标煤4947.3吨。采用原生污水源热泵技术采暖每年可减少燃煤5823吨。按照每吨标准煤燃烧后排放二氧化碳2.66吨、二氧化硫17.87公斤，15.39公斤烟尘、炉灰等大气污染物、19.06公斤工业废弃物计算，每年可减少二氧化碳排放量15491吨;减少二氧化硫排放量1040570公斤;减少灰尘、炉灰、颗粒
13、等大气污染物排放量89615.9公斤，减少工业废弃物排放量110986公斤。,污水源热泵空调系统热量来源,污水源： 我国每年排放城市污水可达400亿吨左右，城市的低位废热约有40%潜在城市污水中，合理的回收这部分低位热量。 研究表明，城市污水具备水量大，温度适宜稳定，季节变化幅度小，冬暖夏凉等特点，因此可以作为良好的低位可再生能源。原生污水源热泵是利用城市污水作为冷热源，根据污水冬季温度高于室外温度、夏季温度低于室外温度的特点，用换热器将污水中难以直接利用的热能提取出来，送入中介中，再传递给热泵主机，形成高（低）温水用以冬季供暖（夏季制冷）。 成功实施项目证明：采用原生污水源热泵系统供暖制冷，
14、节能率达到了30%75%，,污水源热泵空调系统,分类 ：直接式、间接式 间接式:热泵低位热源环路与污水抽取环路之间设有中间换热器。热泵低位热源环路通过水/污水浸没式换热器在污水池中直接吸取污水中的热量。 直接式：污水直接通过热泵或者热泵的蒸发器直接设置在污水池中，通过制冷剂汽化吸取污水中的热量。 (1)间接式污水源热泵相对于直接式运行条件要好，热泵一般来说没有堵塞、腐蚀、繁殖微生物的可能性，但是中间水/污水换热器还应具备防阻塞、防腐蚀、防繁殖微生物等功能。 (2)间接式污水源热泵相对于直接式，系统复杂，设备（换热器、水泵）多，因此，在供热能力相同的条件下，间接式系统的造价要高于直接式。 (3)在同样的污水温度条件下，直接式污水源热泵的蒸发温度要比间接式高出23度，因此，在供热能力相同的情况下，直接式污水源热泵要比间接式污水源热泵系统节能7%左右。,
