水源熱泵中央空調(diào)的原理
作者：熱水泵 來源：熱泵 發(fā)布時間：2021-07-26
水源熱泵是改變循環(huán)水、冷卻水的水流方向，并通過閥門切換來實現(xiàn)夏天制冷、冬天制熱的功能，水源熱泵技術具有性能穩(wěn)定，設計安裝簡便的優(yōu)點，因此這種技術是有著非常廣闊的發(fā)展空間。
一、熱泵的工作原理及種類
A.工作原理
根據(jù)熱力學第二定律，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，正如水能夠通過水泵從低處向高處流動一樣，熱泵系統(tǒng)實現(xiàn)了把能量由低溫物體向高溫物體的傳遞，它是以花費一部分高質(zhì)能（耗電）為代價，從自然環(huán)境中獲取能量，并連同所花費的高質(zhì)能一起向用戶供熱，也就是說熱泵的供熱量永遠大于所消耗的功量，所以是綜合利用能源的一種很有價值的措施。
熱泵的硬件組成和制冷系統(tǒng)大致相同，也是由壓縮機、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程，即把熱量從冷凝器的介質(zhì)吸收過來散發(fā)到制熱房間中。
B.技術分類
熱泵技術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的風冷熱泵，是以室外空氣作為熱源，是目前應用廣泛的熱泵系統(tǒng)，現(xiàn)已成為市場上的主導產(chǎn)品，但這種熱泵的應用有其局限性，在我國北方寒冷的冬季，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，因此這種熱泵僅適用于我國黃河以南，冬季室外氣溫較高的地區(qū)使用。
2、水源熱泵是目前我國應用較多的熱泵形式，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，實現(xiàn)對建筑物的供冷。在水源熱泵的應用當中，又以利用地下水的地下水水源熱泵應用較為廣泛。其工作原理大都是通過外部管道及閥門的切換來實現(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。下面我們重點講一下水源熱泵中央空調(diào)。
3、地源熱泵是將換熱盤管深埋于地下，吸收土壤中的低溫熱量進行供熱，由于全年土壤溫度波動較小，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
1、環(huán)保效益顯著
水源熱泵機組供熱時省去了燃煤、燃氣、燃油等鍋爐房系統(tǒng)，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(chǎn)生廢渣、廢水、廢氣和煙塵，不會產(chǎn)生城市熱島效應，對環(huán)境非常友好，是綠色環(huán)保產(chǎn)品。
2、一機多用，應用范圍廣
水源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào)，還可供生活熱水，一機多用，一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)。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(yōu)點。不僅節(jié)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(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(qū)的采暖、供冷。
3、運行穩(wěn)定可靠，維護方便
水體的溫度一年四季相對穩(wěn)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(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟性；采用全電腦控制，自動程度高。由于系統(tǒng)簡單、機組部件少，運行穩(wěn)定，因此維護費用低，使用壽命長。
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(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(diào)的40～60%。
5、屬于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(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(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，水源熱泵利用的是清潔的可再生能源的一種技術。
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(guī)空調(diào)系統(tǒng)，節(jié)省建筑空間，也有利于建筑的美觀。
