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西城區(qū)水源熱泵安裝維修
1什么是水源熱泵
水源熱泵是一種利用地下淺層地?zé)豳Y源(也稱地能,包括地下水、土壤或地表水等)的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。水源熱泵通過輸入少量的高品位能源(如電能),實(shí)現(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉(zhuǎn)移。地能分別在冬季作為熱泵供暖的熱源和夏季空調(diào)的冷源,即在冬季,把地能中的熱量“取”出來,提高溫度后,供給室內(nèi)采暖;夏季,把室內(nèi)的熱量取出來,釋放到地能中去。通常水源熱泵消耗 1kW的能量,用戶可以得到4kW以上的熱量或冷量。
根據(jù)熱泵的熱源介質(zhì)來分,熱泵可分為空氣源熱泵和水源熱泵,而水源熱泵又分為水環(huán)熱泵和地源熱泵。水環(huán)熱泵是充分利用室內(nèi)余熱的一種熱泵,冬季當(dāng)室內(nèi)余熱不足時(shí),可利用鍋爐進(jìn)行加熱;夏季當(dāng)室內(nèi)余熱過多時(shí),可利用冷卻塔進(jìn)行排熱。
地源熱泵在國內(nèi)的應(yīng)用剛剛起步,有關(guān)地源熱泵的術(shù)語很多,也很不規(guī)范,為了避免混淆,現(xiàn)統(tǒng)一采用ASHRAE1997年規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語,即地源熱泵 (Ground-Source Heat Pump, GSHP)。地源熱泵是一個(gè)廣義的術(shù)語,它包括以地下水、地表水和土壤作為熱源和熱匯的熱泵系統(tǒng)。以土壤為熱源和熱匯的熱泵系統(tǒng)稱之為土壤源熱泵(Ground-Coupled Heat Pump, GCHP);以地下水為熱源和熱匯的熱泵系統(tǒng)稱之為地下水源熱泵(Ground-Water Heat Pump, GWHP);以地表水為熱源和熱匯的熱泵系統(tǒng)稱之為地表水源熱泵 (Surface Water Heat Pump, SWHP)。
西城區(qū)水源熱泵安裝維修
2工作原理
作為自然現(xiàn)象,熱量總是從高溫端流向低溫端。但如同水泵把水從低處提升到高處那樣,人們可以用熱泵技術(shù)把熱量從低溫端抽吸到高溫端。所以熱泵實(shí)質(zhì)上是一種熱量提升裝置,它本身消耗一部分能量,把環(huán)境介質(zhì)中儲存的能量加以挖掘,提高溫位進(jìn)行利用,而整個(gè)熱泵裝置所消耗的功僅為供熱量的三分之一或更低,這就是熱泵節(jié)能的關(guān)鍵所在。
水源熱泵機(jī)組工作原理就是利用地球表面淺層地?zé)崮苋缤寥?、地下水或地表水(江、河、海、湖或淺水池)中吸收的太陽能和地?zé)崮芏纬傻牡臀粺崮苜Y源,采用熱泵原理,通過少量的高位電能輸入,在夏季利用制冷劑蒸發(fā)將空調(diào)空間中的熱量取出,放熱給封閉環(huán)流中的水,由于水源溫度低,所以可以高效地帶走熱量;而冬季,利用制冷劑蒸發(fā)吸收封閉環(huán)流中水的熱量,通過空氣或水作為載冷劑提升溫度后在冷凝器中放熱給空調(diào)空間。
水源熱泵供暖空調(diào)系統(tǒng)主要分三部分:室外地能換熱系統(tǒng)、水源熱泵機(jī)組和室內(nèi)采暖空調(diào)末端系統(tǒng)。其中水源熱泵機(jī)主要有兩種形式:水—水式或水—空氣式。三個(gè)系統(tǒng)之間靠水或空氣換熱介質(zhì)進(jìn)行熱量的傳遞,水源熱泵與地能之間換熱介質(zhì)為水,與建筑物采暖空調(diào)末端換熱介質(zhì)可以是水或空氣。
3優(yōu)缺點(diǎn)
水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)主要具有以下技術(shù)優(yōu)勢:
(1)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(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地接受太陽輻射能量),而且是一個(gè)巨大的動態(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,水源熱泵一種利用清潔的可再生能源的技術(shù)。
(2)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,機(jī)組效率提高。據(jù)美國環(huán)保署(EPA)估計(jì),設(shè)計(jì)安裝良好的水源熱泵,平均來說可以節(jié)約用戶30%~40%的供熱制冷空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用。
(3)水體的溫度一年四季相對穩(wěn)定,其波動的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于空氣的變動。是很好的熱泵熱源和空調(diào)冷源,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。不存在空氣源熱泵的冬季除霜等難點(diǎn)問題。
(4)水源熱泵使用的是電能,電能本身為一種清潔的能源,但在發(fā)電時(shí),消耗一次能源并導(dǎo)致污染物和CO2溫室氣體的排放。所以節(jié)能的設(shè)備本身的污染就小。設(shè)計(jì)良好的水源熱泵機(jī)組的電力消耗,與空氣源熱泵相比,相當(dāng)于減少30%以上,與電供暖相比,相當(dāng)于減少70%以上。
當(dāng)然,象任何事物一樣,水源熱泵也不是十全十美的,其應(yīng)用也會受到制約。
(1)受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(shí)在實(shí)際工程中,不同的水資源利用的成本差異是相當(dāng)大的。所以在不同的地區(qū)是否有合適的水源成為水源熱泵應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵。目前的水源熱泵利用方式中,閉式系統(tǒng)一般成本較高。而開式系統(tǒng),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(tǒng),水源要求必須滿足一定的溫度、水量和清潔度。
(2)受水層的地理結(jié)構(gòu)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(zhì)的結(jié)構(gòu),確??梢栽诮?jīng)濟(jì)條件下打井找到合適的水源,同時(shí)還應(yīng)當(dāng)考慮當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)和土壤的條件,保證用后尾水的回灌可以實(shí)現(xiàn)。
(3)受投資經(jīng)濟(jì)性的限制。由于受到不同地區(qū)、不同用戶及國家能源政策、燃料價(jià)格的影響,水源的基本條件的不同;一次性投資及運(yùn)行費(fèi)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(yùn)行效率較高、費(fèi)用較低。但與傳統(tǒng)的空調(diào)制冷取暖方式相比,在不同地區(qū)不同需求的條件下,水源熱泵的投資經(jīng)濟(jì)性會有所不同。
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