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        節能技術,水源熱泵技術

        作者:admin 來源: 日期:2014-03-12 15:43:28

        水源熱泵是利用地球水所儲藏的太陽能資源作為冷、熱源,進行轉換的空調技術。 水源熱泵可分為地源熱泵和水環熱泵。地源熱泵包括地下水熱泵、地表水(江、河、湖、海)熱泵、土壤源熱泵;利用自來水的水源熱泵習慣上被稱為水環熱泵。

        水源熱泵的原理

        地球表面淺層水源(一般在1000 米以內),如地下水、地表的河流、湖泊和海洋,吸收了太陽進入地球的相當的輻射能量,并且水源的溫度一般都十分穩定。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。

        水源熱泵的優點

        水源熱泵與常規空調技術相比,有以下優點: 

        1、高效節能

          水源熱泵是目前空調系統中能效比(COP值)最高的制冷、制熱方式,理論計算可達到7,實際運行為4~6。 

          水源熱泵機組可利用的水體溫度冬季為12~22℃,水體溫度比環境空氣溫度高,所以熱泵循環的蒸發溫度提高,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冷式和冷卻塔式,從而提高機組運行效率。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,其運行效率要高出20~60%,運行費用僅為普通中央空調的40~60%。 

        2、屬可再生能源利用技術

          水源熱泵是利用了地球水體所儲藏的太陽能資源作為冷熱源,進行能量轉換的供暖空調系統。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巨大的太陽能集熱器,收集了47%的太陽輻射能量,比人類每年利用能量的500倍還多(地下的水體是通過土壤間接的接受太陽輻射能量),而且是一個巨大的動態能量平衡系統,地表的土壤和水體自然地保持能量接受和發散的相對的均衡。這使得利用儲存于其中的近乎無限的太陽能或地能成為可能。所以說,水源熱泵利用的是清潔的可再生能源的一種技術。 

        3、節水省地

          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,不會對其造成污染;省去了鍋爐房及附屬煤場、儲油房、冷卻塔等設施,機房面積大大小于常規空調系統,節省建筑空間,也有利于建筑的美觀。 

        4、環保效益顯著

          水源熱泵機組供熱時省去了燃煤、燃氣、然油等鍋爐房系統,無燃燒過程,避免了排煙、排污等污染;供冷時省去了冷卻水塔,避免了冷卻塔的噪音、霉菌污染及水耗。所以,水源熱泵機組運行無任何污染,無燃燒、無排煙,不產生廢渣、廢水、廢氣和煙塵,不會產生城市熱島效應,對環境非常友好,是理想的綠色環保產品。 

        5、一機多用,應用范圍廣

          水源熱泵系統可供暖、空調,還可供生活熱水,一機多用,一套系統可以替換原來的鍋爐加空調的兩套裝置或系統。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。其總投資額僅為傳統空調系統的60%,并且安裝容易,安裝工作量比傳統空調系統少,安裝工期短,更改安裝也容易。 

          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、住宅小區的采暖、供冷。 

        6、運行穩定可靠,維護方便

          水體的溫度一年四季相對穩定,其波動的范圍遠遠小于空氣的變動,水體溫度較恒定的特性,使得熱泵機組運行更可靠、穩定,也保證了系統的高效性和經濟性;采用全電腦控制,自動程度高。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。 

        7、符合國家政策,獲得政策性支持

          國家十分重視可再生能源開發利用工作,《中華人民共和國可再生能源法》已于2006年1月1日起實施;同時,在《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》中,又把大力發展和規?;瘧?a target="_blank">新能源和可再生能源作為能源領域的優先發展主題。從國家立法和發展戰略的高度,對可再生能源的發展應用予以強力推動。 

          根據國家建設部政策規定,凡采用水源熱泵空調技術的建筑物,通過向當地建委申報,可獲得政府的政策性支持,減免建筑配套費用140~200元/m2。 

          與鍋爐(電、燃料)和空氣源熱泵的供熱系統相比的優勢體現在:

          與鍋爐(電、燃料)和空氣源熱泵的供熱系統相比,水源熱泵具明顯的優勢。鍋爐供熱只能將90%~98%的電能或70%~90%的燃料內能轉化為熱量,供用戶使用,因此地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;由于水源熱泵的熱源溫度全年較為穩定,一般為10~25℃,其制冷、制熱系數可達3.5~4.4,與傳統的空氣源熱泵相比,要高出40%左右,其運行費用為普通中央空調的50%~60%。因此,近十幾年來,水源熱泵空調系統在北美及中、北歐等國家取得了較快的發展,尤其是近五年來,中國的水源熱泵市場也日趨活躍,使該項技術得到了相當廣泛的應用,成為一種有效的供熱和供冷空調技術。

        水源熱泵的應用

        從水源熱泵的市場應用看,我國南方的深圳,廣州到過渡地區的上海,南京直到北方采暖地區的北京,大連等城市的公共建筑(辦公樓,商住樓,商場等),而且住宅建筑上得到了廣泛的應用. 

          北京奧運村利用再生水水源熱泵空調系統,不需要冷卻塔,鍋爐房,其能源消耗量是傳統電鍋爐的1/4,更重要的是,它不會排放任何污染物. 

          作為建設部第一批(2006年)可再生能源建筑應用示范項目,全國最大規模的水源熱泵住宅區,海信地產開發的麥島金岸投資4億元人民幣,采用了國際先進的海水/污水源熱泵,節約了能源,減少了污染.建成后采暖每年可減少燃煤20206余噸,每年減少向大氣排放二氧化碳54050余噸.運用海水中央空調,比傳統空調系統運行效率高出40%,節省運行費用40%左右. 

          有業內人士分析,水源熱泵技術目前除了被廣泛應用于各類民用建筑,公用建筑,軍事建筑等所有需要供冷供暖供應洗浴熱水的中央空調系統,還涉及到工業領域中冷凍,冷藏,冷卻的工藝系統,成為節能減排的重要技術之

        水源熱泵的應用限制

        水源熱泵的應用限制 

          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 

          水源熱泵理論上可以利用一切的水資源,其實在實際工程中,不同的水資源利用的成本差異是相當大的。所以在不同的地區是否有合適的水源成為水源熱泵應用的一個關鍵。目前的水源熱泵利用方式中,閉式系統一般成本較高。而開式系統,能否尋找到合適的水源就成為使用水源熱泵的限制條件。對開式系統,水源要求必須滿足一定的溫度、水量和清潔度。 

          2、水層的地理結構的限制 

          對于從地下抽水回灌的使用,必須考慮到使用地的地質的結構,確??梢栽?a target="_blank">經濟條件下打井找到合適的水源,同時還應當考慮當地的地質和土壤的條件,保證用后尾水的回灌可以實現。 

          3、投資的經濟性 

          由于受到不同地區、不同用戶及國家能源政策、燃料價格的影響,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。雖然總體來說,水源熱泵的運行效率較高、費用較低。但與傳統的空調制冷取暖方式相比,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。 

          水源熱泵目前的市場狀況:

          水源熱泵目前主要應用在北方冬季寒冷的地區,而在廣闊的南方很少見到身影。主要原因:南方主要以空氣源熱泵為主,冬天對空調制熱的依賴不如北方明顯,主要用來洗澡,所以空氣源熱泵基本能滿足需要,并且工程相對簡單,造價成本要低。所以這類產品有較大的局限性所以必須要走產品的差異化道路,來做好產品的推廣! 

          目前品牌 

          各大知名空調器廠家都有相應的水地源熱泵產品。比如法國的西亞特水地源熱泵、比如老四大家:特靈、約克、開利、麥克維爾。也有比較專的廠家,比如:綠特、美意、克萊門特等等。加上國內的一些品牌,現在可以說在品牌的選擇上已經非常豐富。

        水源熱泵對水源系統的要求

        水源系統的水量、水溫、水質和供水穩定性是影響水源熱泵系統運行效果的重要因素。應用水源熱泵時,對水源系統的原則要求是:水量充足,水溫適度,水質適宜,供水穩定。具體說,水源的水量,應當充足夠用,能滿足用戶制熱負荷或制冷負荷的需要。如水量不足,機組的制熱量和制冷量將隨之減少,達不到用戶要求。水源的水溫應適度,適合機組運行工況要求。例如,清華同方GHP型水源中央空調系統在制熱運行工況時,水源水溫應為12—22℃;在制冷運行工況時,水源水溫應為18—30℃。水源的水質,應適宜于系統機組、管道和閥門的材質,不至于產生嚴重的腐蝕損壞。水源系統供水保證率要高,供水功能具有長期可靠性,能保證水源熱泵中央空調系統長期和穩定運行。 

        水源熱泵對水源的選擇

        1. 再生水源

          是指人工利用后排放但經過處理的城市生活污水、工業廢水、礦山廢水、油田廢水和熱電廠冷卻水等水源, 

        2 .自然界中的水源

          自然界中的水分布于大氣圈、地球表面和地殼巖石中,分別稱之為大氣水、地表水和地下水。陸地上的地表水和地下水均來自于大氣降水。 

        3.水量與水源的選擇

          水量是影響水源熱泵系統工作效果的關鍵因素。