【正文】 量大，傳熱性能好，一般水源熱泵的制冷供熱效率或能力高于空氣源熱泵，但由于受水源的限制，水源熱泵的應(yīng)用遠不及空氣源熱泵。 地源熱泵供暖空調(diào)系統(tǒng)主要分三部分：室外地能換熱系統(tǒng)、水源熱泵機組和室內(nèi)采暖空調(diào)末端系統(tǒng)。三個系統(tǒng)之間靠水或空氣換熱介質(zhì)進行熱量的傳遞，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。冬季溫度比空氣溫度高，夏季比空氣溫度低，因此地源熱泵的制熱、制冷系數(shù)要高于空氣源熱泵，一般可高于 40%，因此可節(jié)能和節(jié)省費用 40%左右。（ 3）地源有較好的蓄能作用。 根據(jù)循環(huán)水是否為密閉系統(tǒng)，地源又可分為閉環(huán)和開環(huán)系統(tǒng)。 開環(huán)系統(tǒng)如抽取地下水或地 表水方式。 地源熱泵應(yīng)用方式 地源熱泵的應(yīng)用方式從應(yīng)用的建筑物對象可分為家用和商用兩大類，從輸送冷熱量方式可分為集中系統(tǒng)、分散系統(tǒng)和混合系統(tǒng)。 集中系統(tǒng) 熱泵布置在機房內(nèi)，冷熱量集中通過風道或水路分配系統(tǒng)送到各房間。一般用于辦公樓、學校、商用建筑等，此系統(tǒng)可將用戶使用的冷熱量完全反應(yīng)在用電上，便于計量，適用于目前的獨立熱計量要求。 南方地區(qū)，冷負荷大，熱負荷低，夏季適合聯(lián)合使用地源和冷卻塔，冬季只使用地源。這樣可減少地源的容量和尺寸，節(jié)省投資。 水環(huán)路熱泵空調(diào)系統(tǒng) 水環(huán)路熱泵 (WaterLoop Heat Pump，簡稱 WLHP)空調(diào)系統(tǒng)，它由許多臺水源熱泵空調(diào)機(WSHP)組成。水環(huán)路的冷熱源可以是地源，或鍋爐、冷卻塔聯(lián)合方式。 春季 /秋季運行： 對有內(nèi)區(qū)與周邊區(qū)的建筑物，會出現(xiàn)內(nèi)區(qū)需要供冷而周邊區(qū)需要供熱，內(nèi)區(qū)的熱量就可被周邊區(qū)所利用，即內(nèi)區(qū)空調(diào)的排 熱與周邊區(qū)熱泵供熱所需熱量接近平衡時，室外的冷熱源可以停運。 冬季運行：全部或大多數(shù)機組為供熱，供熱源（地源或加熱源）把熱量補充到水環(huán)路。 ： 由各部門、住戶或單位獨立承擔，能源費用計量簡單且公平，符合當 前 的能源費用獨立計量方法。 應(yīng)用：能靈活充分地滿足建筑物各個區(qū)的需要，并隨時可以更改用途。 （ WLHP）系統(tǒng)與地源熱泵（ GSHP）系統(tǒng)有什么異同？適用于什么場合？ 兩者都可通過水源熱泵如水－空氣熱泵或水－水熱泵系統(tǒng)為建筑物提供熱量或冷量，區(qū)別是 WLHP 系統(tǒng)通常是指利用冷卻水塔和鍋爐保持全年冬夏兩季節(jié)的供水溫度穩(wěn)定的系統(tǒng)，而 GSHP 系統(tǒng)則通常是指通過利用地下水、地下?lián)Q熱系統(tǒng)、地表水或者地下?lián)Q熱系統(tǒng)與冷卻塔、鍋爐相結(jié)合等形式維持供水溫度穩(wěn)定的系統(tǒng)；此外， WLHP 一般為分散式系統(tǒng)，而 GSHP既可為分散式系統(tǒng)也可為集中式系統(tǒng)。對于某一特定建筑，設(shè)計者需根據(jù)建筑物的冷熱負荷曲線、使用特點、功能，所處環(huán)境等諸多因素綜合評價使用 WLHP 系統(tǒng)是否節(jié)能、合適。 地源熱泵系統(tǒng)的適用場合，對于分散式系統(tǒng)，類似于上述水環(huán)路熱泵系統(tǒng)的情況；而對于集中式系統(tǒng)，即集中為建筑物各房間提供冷水或熱水的情況，則適用范圍較廣，尤其適用于辦公樓、學校及別墅等。 （ 2）地下埋管的地源熱泵系統(tǒng)：對于垂直式埋管系統(tǒng)，其優(yōu)點有：較小的土地占用，管路及水泵用電少，其缺點是鉆井費用較高；對于水平式埋管系統(tǒng)，其優(yōu)點有：安裝費用比垂直式埋管系統(tǒng)低，應(yīng)用廣泛，使用者易于掌握，其缺點有：占地面積大，受地面溫度影響大，水泵耗電量大。 （ 4）鍋爐 /冷卻塔與地下埋管相結(jié)合的混合型地源熱泵系統(tǒng)：適用于空間小，不能單獨采用地下埋管換熱系統(tǒng)的建筑，冷卻塔和閉環(huán)式系統(tǒng)相結(jié)合制冷，節(jié)省成本；事實證明該系統(tǒng)是高效率、低費用的。因為影響地源熱泵使用經(jīng)濟性的因素有很多，如電價、用戶或居民行為、氣候條件以及例如非正常的炎熱或寒冷季節(jié)等其它因素。由于美國等發(fā)達國家在地源熱泵的工程應(yīng)用方面已至少有十余年的歷史，不妨先借鑒其經(jīng)驗。據(jù) EPA 估計，設(shè)計安裝良好的地源熱泵，平均來說，可以節(jié)約用戶 30～ 40％的供熱制冷空調(diào)的運行費用。 為用戶供熱時，水源中央空調(diào)系統(tǒng)從水源中提取低品位熱能，通過電能驅(qū)動的水源中央空調(diào)主機 (熱泵 )“泵”送到高溫熱源，以滿足用戶供熱需求。 系統(tǒng)原理圖 以制熱工況為例，系統(tǒng)原理見圖 11。 水源中央空調(diào)主機系統(tǒng)由壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器、膨脹閥、各種制冷管道配件和電器控制系統(tǒng)等組成。 制冷工況可通過閥門切換來實現(xiàn)，即使水源水進冷凝器，蒸發(fā)器的冷凍循環(huán)水接用戶系統(tǒng)。 第二節(jié) 水源中央空調(diào)系統(tǒng)的一般性特點 節(jié)能 高效、節(jié)能是水源中央空調(diào)系統(tǒng)的顯著特點。（見表 l－ 1） 各種中央空調(diào)系統(tǒng)一次能源利用率比較 表 11 中央空調(diào)方案 （冷熱工況） 一次能源利用率 水源中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能效率 100% 備注 冷水機組 +電熱鍋爐 25 冷水機組ε =5 電熱鍋爐 E= E0=（ 5+） /2 冷水機組 +燃煤鍋爐 12 冷水機組ε = 燃煤鍋爐 E= E0=（ +） /2 冷水機組 + 燃油（氣）鍋爐 7 冷水機組ε =5 燃油（氣）鍋爐 E= E0=（ +） /2 風冷熱泵 25 風冷熱泵ε =3 E0=*3 蒸氣溴吸冷水機組 +煤鍋爐 57 蒸氣溴吸ε = 煤鍋爐 E= E0=（ +） /2 蒸氣溴吸冷水機組 +燃油（氣）鍋爐 42 蒸氣溴吸ε = 燃油氣鍋爐 E= E0=（ 0. 9 +） /2 直燃型溴吸冷水機組 28 直燃型溴吸冷水機組 E0= 水源中央空調(diào)系統(tǒng) 水源中央空調(diào)ε =4 E0= 4 從表 11看出，水源中央空調(diào)系統(tǒng)的一次能源利用率在所有中央空調(diào)系統(tǒng)中是最高的，所以是理想的高效、節(jié)能型中央空調(diào)系統(tǒng)。 、不需要小型鍋爐，不產(chǎn)生象冷卻塔常見的“軍團菌 ”等污染物，也沒有小型鍋爐產(chǎn)生的大量粉塵、有害氣體等污染物。 （發(fā)電廠燃煤）相比，同樣供熱量情況下，水源中央空調(diào)系統(tǒng)（發(fā)電廠）所產(chǎn)生的污染物（粉塵、 CO CO、 SO NO2等）只是直接燃煤鍋爐供熱產(chǎn)生的污染物的 1/5。 開發(fā)利用低品位熱能 我國的水資源（包含生活、生產(chǎn)中產(chǎn)生廢水、棄水等）儲有大量的低品位熱能，在保護水資源 的前提下，怎樣提取和利用這些熱能為人們生活、生產(chǎn)服務(wù)是世界性課題。 節(jié)水 水源中央空調(diào)系統(tǒng)因沒有冷卻塔，不消耗成本自來水，因此，它是節(jié)水的中央空調(diào)系統(tǒng)。（見表 13） 各種中央空調(diào)系統(tǒng)初投資比較 表 13 。如果采用山東貝萊特空調(diào)有限公司空調(diào)產(chǎn)品和數(shù)字、網(wǎng)絡(luò)化、變頻注制技術(shù)相結(jié)合，將實現(xiàn)人類對人工環(huán)境的夢想。 第三節(jié) 水源中央空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用條件 作為最佳的中央空調(diào)系統(tǒng)方案 —— 水源中央空調(diào)系統(tǒng)，在具體的工程項目中能否合理地應(yīng)用，主要取決電源條件和水源條件。 ，作為國家的資源之一，政府對開采與使用有各種限制政策和法規(guī)。水資源管理部門各地設(shè)置不同，大體上有如下部門進行管理：規(guī)劃局、市政局、地礦局、節(jié)水辦等。 水源水溫 一般來講，水源中央空調(diào)系統(tǒng)對水源水溫度要求的范圍是；制冷情況下，進蒸發(fā)器的水溫為 10～ 22℃；制冷情況下，進冷凝器的水溫為 18－ 40℃。因此，一般來講，水源水質(zhì)不是影響水源中央空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用的主要因素。 第二章 水源中央空調(diào)系統(tǒng)主機設(shè)備 第一節(jié) 熱泵概述 水源中央空調(diào)技術(shù)是熱泵技術(shù)的一種，介紹水源中央空調(diào)系統(tǒng)時有必要先概述一下熱泵的工作原理及分類。熱泵與制冷機在工作原理上是相同的，就是輸入一定高品位能源（如電能）驅(qū)動壓縮機，使工質(zhì)（如 R22）在系統(tǒng)中循環(huán)運動并反復(fù)發(fā)生物理相變，在蒸發(fā)器中汽化吸熱，在冷凝器中液化放熱，從而實現(xiàn)吸熱制冷或放熱制熱的 目的。熱泵是從環(huán)境溫度條件下吸熱并將熱量傳遞到高于環(huán)境溫度的場所釋放，從而實現(xiàn)制冷或供暖。 熱泵的分類有多種，可按工作原理、熱源、功能、用途、驅(qū)動方式、壓縮機類型、供熱溫度和安裝方式等將熱泵分為不同種類。 本章重點介紹蒸氣壓縮式熱泵。 空氣熱泵（如圖 2－ 1） 圖 21 空氣 空氣熱泵 圖 21 空氣 空氣熱泵 這是最普通的熱泵型式。該類熱泵中，熱源（制冷運行時為冷卻介質(zhì)）和供熱（冷）的介質(zhì)均為空氣。在該系統(tǒng)中，一個換熱盤管作為 蒸發(fā)器，而另一個作為冷凝器。工質(zhì)換向則成了制冷循環(huán)，被調(diào)的空氣流過蒸發(fā)器而室外空氣流過冷凝器。與空氣一空氣熱泵的區(qū)別在于，室內(nèi)側(cè)采用水作為傳熱介質(zhì)，冬季按制熱循環(huán)運行，供熱水為空調(diào)系統(tǒng)采暖。制熱與制冷循環(huán)的切換通過換向閥改變熱泵工質(zhì)的流向?qū)崿F(xiàn)。制熱與制冷循環(huán)的切換通過換向閥改變熱泵工質(zhì)的流向?qū)崿F(xiàn)。 （如圖 24） 圖 24 水 水熱泵 制熱（或制冷）運行時以水作為熱源（或冷源）?？捎们袚Q工質(zhì)，來實現(xiàn)制冷與制熱運行。雖然圖中表示了水流直接進入換熱器，在某些場合，為了避免污染封 閉的冷水系統(tǒng)（通常是處理過的），需要間接地通過一個換熱器來供水。與大地的換熱可通過熱泵工質(zhì)一水換熱器，也可采用熱泵工質(zhì)埋于地下的盤管直接膨脹形式。水或防凍液被泵送 到埋入大地中的水平或垂直的盤型管中循環(huán)。管子材料和當?shù)厣惩良暗叵滤母g作用會影響傳熱和使用壽命。 COP 指其收益（制熱量）與代價（所消耗機械功能或熱能）的比值。由于 Qc 與 P 的比值為制冷系數(shù)ε h，故ε h 也可寫成：ε h=（ Qc＋ P）／ P＝ l＋ε，可見ε h 值永遠大于 1。以水作為熱源的優(yōu)點是：水的質(zhì)量熱容大，傳熱性能好，傳遞一定熱量所需的水量較少；換熱器的尺 寸可較緊湊，每平米建筑面積所花費的經(jīng)費比空氣 空氣熱泵要少，而且不存在結(jié)霜問題，運行合理穩(wěn)定，在易于獲得穩(wěn)定供水的地方，水是理想的熱源。 地下水的熱泵系統(tǒng)是將建筑物附近井內(nèi)的地下水取出，并通過水源熱泵的換熱器進行加熱或冷卻，然后將地下水排入下水道或湖泊中，最好重新回灌地下。 閉式環(huán)路地表水熱泵系統(tǒng)是使用 1個閉式的水或鹽水環(huán)路，包括浸沒在地表水（河、湖或池）中的管道作為換熱器，加熱或冷卻后的水再進入水源熱泵空調(diào)機作為水源。隨著經(jīng)濟發(fā)展，能耗越來越大，環(huán)境污染也越來越嚴重，由于大氣污染，使正常的生態(tài)環(huán)境被破壞，溫室效應(yīng)也受到全世界的普遍關(guān)注。因此保護環(huán)境和保護日益匱乏的能源資源越來越引起社會各界的高度重視。因地熱采暖回水溫度較高，直接排放，不僅浪費大量的熱能，而且給環(huán)境帶來比較嚴重的污染。若用超前的環(huán)保意識認識上述問題， 21世紀利用地下能源采暖或送涼，預(yù)示著一場新的環(huán)保、采暖方式、能源利用的革命。為此，利用低位能量的熱泵技術(shù)已引起越來越多人們的重視。顧名思義，熱泵就象泵那樣把低位熱源的熱能泵送到高位熱源。熱泵不但節(jié)約了高位能，而且適用于同時供冷和供暖的場合。若對現(xiàn)行的空氣源熱泵進行一些改進，可在一定程度上解決低溫環(huán)境下的制熱能力，但產(chǎn)品的成本將有所增加，因此風冷熱泵的廣泛應(yīng)用受到限制。 水源中央空調(diào)機組的工作原理 ： 液體汽化形成蒸氣。飽和壓力隨溫度的升高而升高。液體汽化時，需要吸熱，此熱量稱為汽化潛熱。反之，氣體冷卻成液體時放熱，熱量被供熱介質(zhì)吸收和傳遞，實現(xiàn)制熱。其工作過程如下：制冷劑在蒸發(fā)壓力 P0、蒸發(fā)溫度 T0 下沸騰， T0 低于被冷卻物體或流體的溫度。當制冷劑通過膨脹閥時，壓力從冷凝壓力 PK降到蒸發(fā)壓力 P0，部分液體氣化，剩余液體的溫度降至蒸發(fā)溫度 T0，于是離開膨脹閥的制冷劑變成蒸發(fā)溫度 T0 的兩相混合物。 在整個循環(huán)過程中，壓縮機起著壓縮和輸送制冷劑蒸氣并造成蒸發(fā)器中、低壓力的作用，是整個系統(tǒng)的心臟；節(jié)流閥對制冷劑起節(jié)流降壓作用。根據(jù)熱力學第二定律，壓縮機所消耗的功（電能）起了補償作用，使制冷劑不斷從低溫物體中吸熱，并向高溫物體放熱，從而完成整個循環(huán)。如圖 2－ 6： GSHP 型水源中央空調(diào)機組的用途及特點 ： GSHP 型水源中央空調(diào)機組能適用于工礦企業(yè)、高層建筑、會堂 醫(yī)院等場所， 提 供冷熱源，并為紡織、化工、電子、國防、科研等部門提供工藝流程所需的 7～ 55℃之間的用水。 工程技術(shù)部 12/11/2020 17 GSHP400： 3 臺壓機， 3個循環(huán)回路。 GSHP820： 2 臺壓機， 2個循環(huán)回路。 GSHP 機組為高溫熱泵機組，考慮到機組的特殊使用功能，設(shè)計 過程中充分發(fā)揮了貝萊特的科技人才優(yōu)勢，認真計算、優(yōu)化設(shè)計，將各主要配件合理配置，以達到各自的最佳工作狀態(tài)，保證整個機組的高效率。冬季冷凍水進水溫度為 10～ 22℃，夏季冷卻水進水溫度為 14～ 35℃；冬季冷卻水出水溫度為 45～ 55℃，夏季冷凍水出水溫度為7～ 15℃。一般水源熱泵采用標準的進出水溫差，蒸發(fā)器和冷凝器均為 5℃。 （ 3）適用工程面廣。因此 GSHP機組不僅適用于新建建筑物空調(diào)系統(tǒng)（風機盤管或暖氣片系統(tǒng)），而且還可用于舊有建筑物老采暖系統(tǒng)改造工程，從而克服了以往水源熱泵機組適用面窄缺陷。冬季制熱工況，能效系數(shù) COP（供熱量與輸入功率的比值）約為： ～ 之間；夏季制冷工況，能效系數(shù) COP(冷量與輸入 功率的比值 )約為 ～ 之間。為了更好的配合 GSHP—