水源熱泵中央空調(diào)的原理
作者：熱水泵 來(lái)源：熱泵 發(fā)布時(shí)間：2021-07-26
水源熱泵是改變循環(huán)水、冷卻水的水流方向，并通過(guò)閥門(mén)切換來(lái)實(shí)現(xiàn)夏天制冷、冬天制熱的功能，水源熱泵技術(shù)具有性能穩(wěn)定，設(shè)計(jì)安裝簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，因此這種技術(shù)是有著非常廣闊的發(fā)展空間。
一、熱泵的工作原理及種類(lèi)
A.工作原理
根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱可以自發(fā)地由高溫物體傳向低溫物體，而由低溫物體傳向高溫物體則必須作功，正如水能夠通過(guò)水泵從低處向高處流動(dòng)一樣，熱泵系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了把能量由低溫物體向高溫物體的傳遞，它是以花費(fèi)一部分高質(zhì)能（耗電）為代價(jià)，從自然環(huán)境中獲取能量，并連同所花費(fèi)的高質(zhì)能一起向用戶供熱，也就是說(shuō)熱泵的供熱量永遠(yuǎn)大于所消耗的功量，所以是綜合利用能源的一種很有價(jià)值的措施。
熱泵的硬件組成和制冷系統(tǒng)大致相同，也是由壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、膨脹閥等主要部件組成。只是制冷是從制冷房間吸熱到冷凝器散發(fā)給冷卻介質(zhì)，熱泵是制冷工況的逆過(guò)程，即把熱量從冷凝器的介質(zhì)吸收過(guò)來(lái)散發(fā)到制熱房間中。
B.技術(shù)分類(lèi)
熱泵技術(shù)按所需熱源的不同大體可分為氣源熱泵、地源熱泵及水源熱泵。
1、氣源熱泵即通常所說(shuō)的風(fēng)冷熱泵，是以室外空氣作為熱源，是目前應(yīng)用廣泛的熱泵系統(tǒng)，現(xiàn)已成為市場(chǎng)上的主導(dǎo)產(chǎn)品，但這種熱泵的應(yīng)用有其局限性，在我國(guó)北方寒冷的冬季，隨著室外溫度的降低，熱泵效率大大降低，而且蒸發(fā)器極易結(jié)冰，需消耗電能解凍，很不經(jīng)濟(jì)，因此這種熱泵僅適用于我國(guó)黃河以南，冬季室外氣溫較高的地區(qū)使用。
2、水源熱泵是目前我國(guó)應(yīng)用較多的熱泵形式，它是以水（包括江、河、湖泊、地下水等）作為冷熱源體，在冬季利用熱泵吸收其熱量向建筑供暖，在夏季熱泵將吸收到的熱量向其排放，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物的供冷。在水源熱泵的應(yīng)用當(dāng)中，又以利用地下水的地下水水源熱泵應(yīng)用較為廣泛。其工作原理大都是通過(guò)外部管道及閥門(mén)的切換來(lái)實(shí)現(xiàn)冬夏工況的轉(zhuǎn)換，夏季空調(diào)供回水走蒸發(fā)器，地下水走冷凝器，冬季空調(diào)供回水走冷凝器，地下水走蒸發(fā)器。下面我們重點(diǎn)講一下水源熱泵中央空調(diào)。
3、地源熱泵是將換熱盤(pán)管深埋于地下，吸收土壤中的低溫?zé)崃窟M(jìn)行供熱，由于全年土壤溫度波動(dòng)較小，地源熱泵的季節(jié)工況較為恒定。
二、水源熱泵中央空調(diào)的優(yōu)點(diǎn)
1、環(huán)保效益顯著
水源熱泵機(jī)組供熱時(shí)省去了燃煤、燃?xì)?、燃油等鍋爐房系統(tǒng)，無(wú)燃燒過(guò)程，避免了排煙、排污等污染；供冷時(shí)省去了冷卻水塔，避免了冷卻塔的噪音、霉菌污染及水耗。所以，水源熱泵機(jī)組運(yùn)行無(wú)任何污染，無(wú)燃燒、無(wú)排煙，不產(chǎn)生廢渣、廢水、廢氣和煙塵，不會(huì)產(chǎn)生城市熱島效應(yīng)，對(duì)環(huán)境非常友好，是綠色環(huán)保產(chǎn)品。
2、一機(jī)多用，應(yīng)用范圍廣
水源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào)，還可供生活熱水，一機(jī)多用，一套系統(tǒng)可以替換原來(lái)的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)。特別是對(duì)于同時(shí)有供熱和供冷要求的建筑物，水源熱泵有著明顯的優(yōu)點(diǎn)。不僅節(jié)省了大量能源，而且用一套設(shè)備可以同時(shí)滿足供熱和供冷的要求，減少了設(shè)備的初投資。其總投資額僅為傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的60%，并且安裝容易，安裝工作量比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)少，安裝工期短，更改安裝也容易。水源熱泵可應(yīng)用于賓館、商場(chǎng)、辦公樓、學(xué)校等建筑，小型的水源熱泵更適合于別墅、住宅小區(qū)的采暖、供冷。
3、運(yùn)行穩(wěn)定可靠，維護(hù)方便
水體的溫度一年四季相對(duì)穩(wěn)定，其波動(dòng)的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于空氣的變動(dòng)，水體溫度較恒定的特性，使得熱泵機(jī)組運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性；采用全電腦控制，自動(dòng)程度高。由于系統(tǒng)簡(jiǎn)單、機(jī)組部件少，運(yùn)行穩(wěn)定，因此維護(hù)費(fèi)用低，使用壽命長(zhǎng)。
4、高效節(jié)能
水源熱泵是目前空調(diào)系統(tǒng)中能效比（COP值）高的制冷、制熱方式，理論計(jì)算可達(dá)到7，實(shí)際運(yùn)行為4～6。水源熱泵機(jī)組可利用的水體溫度冬季為12～22℃，水體溫度比環(huán)境空氣溫度高，所以熱泵循環(huán)的蒸發(fā)溫度提高，能效比也提高。而夏季水體溫度為18～35℃，水體溫度比環(huán)境空氣溫度低，所以制冷的冷凝溫度降低，使得冷卻效果好于風(fēng)冷式和冷卻塔式，從而提高機(jī)組運(yùn)行效率。水源熱泵消耗1kW.h的電量，用戶可以得到4.3～5.0kW.h的熱量或5.4～6.2kW.h的冷量。與空氣源熱泵相比，其運(yùn)行效率要高出20～60%，運(yùn)行費(fèi)用僅為普通中央空調(diào)的40～60%。
5、屬于可再生能源利用技術(shù)
水源熱泵是利用了地球水體所儲(chǔ)藏的太陽(yáng)能資源作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。其中可以利用的水體，包括地下水或河流、地表的部分的河流和湖泊以及海洋。地表土壤和水體不僅是一個(gè)巨大的太陽(yáng)能集熱器，收集了47%的太陽(yáng)輻射能量，比人類(lèi)每年利用能量的500倍還多（地下的水體是通過(guò)土壤間接的接受太陽(yáng)輻射能量），而且是一個(gè)巨大的動(dòng)態(tài)能量平衡系統(tǒng)，地表的土壤和水體自然地保持能量接受和發(fā)散的相對(duì)的均衡。這使得利用儲(chǔ)存于其中的近乎無(wú)限的太陽(yáng)能或地能成為可能。所以說(shuō)，水源熱泵利用的是清潔的可再生能源的一種技術(shù)。
6、節(jié)水省地
以地表水為冷熱源，向其放出熱量或吸收熱量，不消耗水資源，不會(huì)對(duì)其造成污染；省去了鍋爐房及附屬煤場(chǎng)、儲(chǔ)油房、冷卻塔等設(shè)施，機(jī)房面積大大小于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)，節(jié)省建筑空間，也有利于建筑的美觀。
