水源热泵机组

1、北方水源热泵机组-风冷热泵机组-比较随着经济的发展，以及空调技术的发展，水源热泵机组、风冷热泵机组日益广泛 应用于我们的生活，下面以一个实例来简要介绍水源热泵机组、风冷热泵机组空调项目 的优劣。一、项目概况北京某办公楼位于城南，该办公楼为改造项目，地上五层，地下一层，总建筑面积 约8000平米。需解决夏季空调制冷，冬季供暖问题，全年保持室温在18 C-25 C。二、制冷供暖方案1、风冷热泵机组加辅助电加热方案利用风冷热泵机组实现夏季制冷，冬季供暖考虑到风冷热泵机组在室外温度-8 C时 启动困难，需增加辅助电加热。2、水源热泵机组方案该方案要求在建筑物附近打三口井，井深 80-100米，一 口抽

2、水，出水量为100m 3/h， 两口井回灌，保持地下水资源稳定，利用井水作为冷热源，水源热泵机组夏季制冷，冬 季供暖满足办公楼要求。三、风冷热泵机组与水源热泵机组的负荷计算1. 设计依据、范围及原则本方案包含某办公楼的空调制冷供暖系统，包括冷热源、设备选型及末端系统方案。 能够独立实现夏季制冷，冬季供暖。保证大楼的正常使用。设计依据、范围及原则2. 空调冷热负荷计算考虑到该建筑主要为办公室，根据国家标准单位建筑面积制冷负荷选取100w/m_2, 建筑总冷负荷约为800KW。单位建筑面积供暖热负荷选取 60w/m 2,建筑总热负荷约 为 480KW。3. 风冷热泵机组与水源热泵机组设备选型及技术

3、参数选择方案时应该考虑节省投资和保障该建筑正常制冷供暖要求。风冷热泵机组设计装机容量为835.2KW，配置风冷热泵机组叁台。水源热泵机组设计装机容量为 930KW，配 置水源热泵机组壹台。表一机组选型项目风冷热泵机组水源热泵机组设备名称风冷热泵机组水源热泵机组设备型号KRPM-80RKRS-80WS数量3台1台单台制冷量278.4KW930KW单台制热量304KW1116KW总制冷量835.2KW930KW总制热量912KW1116KW总耗电量262.2KW178.8KW单台外形 尺寸长4320mm3640mm宽2110mm1300mm高2130mm2200mm表中机组的设计装机容量基本满足大

4、楼的需求。4风冷热泵机组由于存在在室外温度-8 C时启动困难，需增加功率为 480KW的辅助 电加热设备，解决在严寒情况下供暖问题。5 水源热泵机组对水资源要求严格，需要井水温度、流量稳定。必要时，应设置独立 换热站，把井水与机组隔离。四、风冷热泵机组与水源热泵机组的特点1、风冷热泵机组的特点(1) 风冷冷(热)水机组采用模块化设计，完全不必设置备用机组，运行过程中电脑 自动控制，调节机组的运行状态，使输出功率与工作环境的实际利用率相协调。(2) 模块化机组的可靠性高，该风冷热泵机组由数个模块组成，任何模块的临时检修 停运都不会影响整机的正常运行，大大提高了整个空调系统的合理性和可靠性。(3

5、)风冷模块机组可任意放置屋顶或地面，没有机房设施和冷却水塔系统，不占用有 效使用面积。同时安装施工工作大为简便。(4) 由于风冷模块机组在运行过程中是全电脑自动控制，所以日常不需要专业技术人 员管理维护。(5) 风冷热泵机组有不足之处，由于在室外温度-8 C时启动困难，需增加辅助电加热。2、水源热泵机组的特点水源热泵机组以水为载体，冬季采集来自湖水、河水、地下水及地热尾水，甚至工 业废水、污水的低品位热能，借助热泵系统，通过消耗部分电能，将所取得的能量供给 室内取暖；在夏季把室内的热量取出，释放到水中，以达到夏季空调的目的。该水源热 泵机组具有设计标准、选择优良、操作简便、安全可靠等优点。由于

6、水源热泵机组技术 利用地表水作为空调机组的制冷制热的源，所以其具有以下优点：(1)环保效益显著水源热泵机组是利用了地表水作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。供热时 省去了燃煤、燃气、然油等锅炉房系统，没有燃烧过程，避免了排烟污染；供冷时省去 了冷却水塔，避免了冷却塔的噪音及霉菌污染。不产生任何废渣、废水、废气和烟尘， 使环境更优美。(2) 高效节能水源热泵机组可利用的水体温度冬季为 12-22 C,水体温度比环境空气温度高，所 以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。而夏季水体为18-35 C,水体温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式冷水机组和冷却塔式 水冷

7、式冷水机组，水源热泵机组效率提高。据美国环保署EPA估计，设计安装良好的水源热泵机组，平均来说可以节约用户 3040 %的供热制冷空调的运行费用。(3) 运行稳定可靠水体的温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动。是很好的热泵 热源和空调冷源，水体温度较恒定的特性，使得水源热泵机组运行更可靠、稳定，也保 证了系统的高效性和经济性。不存在空气源热泵机组的冬季除霜等难点问题。(4 )一机多用，应用范围广水源热泵机组系统可供暖、空调，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调 的两套装置或系统。(5)自动运行水源热泵机组由于工况稳定，所以可以设计简单的系统，部件较少，机组运行简单 可靠，

8、维护费用低；自动控制程度高，使用寿命长可达到15年以上。当然，水源热泵机组也不是十全十美的，其应用也会受到制约。a. 可利用的水源条件限制水源热泵机组理论上可以利用一切的水资源，其实在实际工程中，不同的水资源利 用的成本差异是相当大的。所以在不同的地区是否有合适的水源成为水源热泵机组应用的一个关键。目前的水源热泵机组利用方式中，闭式系统一般成本较高。而开式系统， 能否寻找到合适的水源就成为使用水源热泵机组的限制条件。对开式系统，水源要求必 须满足一定的温度、水量和清洁度。b. 水层的地理结构的限制对于从地下抽水回灌的使用，必须考虑到使用地的地质的结构，确保可以在经济条 件下打井找到合适的水源，

9、同时还应当考虑当地的地质和土壤的条件，保证用后尾水的 回灌可以实现。c. 投资的经济性由于受到不同地区、不同用户及国家能源政策、燃料价格的影响，水源的基本条件 的不同；一次性投资及运行费用会随着用户的不同而有所不同。虽然总体来说，水源热 泵的运行效率较高、费用较低。但与传统的空调制冷取暖方式相比，在不同地区不同需 求的条件下，水源热泵机组的投资经济性会有所不同。五、制冷供暖设备工程初投资表二初投资表（万元）项目风冷热泵机组水源热泵机组机组设备100100辅助电加热设备30/打井/40施工费用120120总计250260单位造价321.5 元 / m 2325 元 / m 2六、制冷供暖用电运行

10、费用比较1、夏季制冷：制冷大约120天左右，每天运行10小时，机组运行系数为0.7，每度电按0.57元计算:风冷热泵机组方案：0.57 X262.2 X10 X120 X0.7 十8000 m 2= 15.7 元/ m 2水源热泵机组方案：0.57 X178.8 X10 X120 X0.7 -8000 m 2 =10.7 元/ m 22、冬季供暖大约120天左右，每天运行20小时，机组运行系数为0.7，每度电按0.57元计算： 风冷热泵机组方案：风冷热泵机组费用：0.57元X120KW X20小时X 100 天X0.7= 95760 元辅助电加热费用：0.57元X480KW X20小时X20天

11、=109440 元合计205200元；折合25.7元/m 2水源热泵机组方案：0.57 X120 X20 X120 X0.7 -8000 =14.36 元/m 2表三 单位面积费用表（元/m 2）项目风冷热泵机组水源热泵机组夏季15.710.7冬季25.714.36以上项目水源热泵机组，风冷热泵机组的简要比较，紧供参考，由于涉及一些实际 情况可能会有一定的区别，相关方案的费用，以及使用情况会有一些区别。此项目水源 热泵机组，风冷热泵机组方案的简要比较以北方地区气候条件为基础（适情况而定）。高性能水源热泵技术研究摘要： 针对近几年在国内迅速发展的水源热泵， 本文对水源热泵的工作原理和性能系 数变

12、化情况进行了分析。同时对高性能水源热泵主机进行了研究，重点分析了制冷剂选 择、压缩机形式、节流装置、控制系统、换热器等。关键词：水源热泵性能1 前言我国除南方地区天气较暖，仅需夏季供冷外，其它大部分地区都为夏热冬冷，故需 夏季供冷，冬季供热。其冷热源过去主要有以下几种形式：（1 ）风冷热泵（冷水机组）:一般用于长江流域地区，北方山东、河南、天津、北京、陕西地区也有应用报道。（2）（电或溴化锂）冷水机组+锅炉（或城市热网）：由于北方地区冬季寒冷，风冷热泵仅可 用于过渡季节供暖，而锅炉的使用又受到城市地区有关容量的限制，溴化锂直燃机的燃 料价格随着油价的上涨，过去使用较多的燃油型溴化锂机组的使用费

13、用较高。故近几年 来，在能够使用井水、江河水的地区，水源热泵（有厂商称为水水热泵、地源热泵）系 统正日益受到青睐。目前在东北、北京、山东、河南、湖南等地已有许多工程采用了水 源热泵系统。当前促使业主与设计单位采用这种空调系统的主要推动力是：城市环保 要求不允许设置锅炉房与烟囱，无环境污染；可为工程同时解决空调冷、热源问题； 初投资费用和运行费用省；冬季供热效率在 3.2以上。这些推动力对水源热泵较快 地进入实际工程，无疑起着重要的推动作用，为打破我国空调方式与空调系统过分单调 的局面，起着较好的促进作用。水源热泵系统发展较快，市场前景良好，但也存在良莠不齐现象。故撰写本文，试 图对水源热泵系统

14、主机技术进行分析，以利于帮助厂商、客户和设计师正确设计、选型 和应用。2 水源热泵工作原理作为自然界的现象，热量总是从高温区流向低温区。如同把水从低处提升到高处而 采用水泵一样，采用热泵可以把热量从低温区转移到高温区。制冷的原理和系统设备组 成及功能是一样的，对蒸气压缩式热泵（制冷）系统主要由压缩机、蒸发器、冷凝器和 节流装置组成。压缩机起着压缩和输送制冷剂从低温低压处到高温高压处的作用，是热 泵（制冷）系统的心脏；蒸发器是输出冷量的设备，它使经节流阀流入的制冷剂液体蒸发，以吸收被冷却介质的热量，达到制冷的目的；冷凝器是输出热量的设备，从蒸发器中吸收的热量连同压缩机消耗功所转化的热量在冷凝器中

15、被冷却介质带走，达到制热的目的；节流装置对制冷剂起到节流降压作用，并调节进入蒸发器的制冷剂流量。根据热力学第二定律，压缩机所消耗的功（电能）起到补偿作用，使制冷剂不断地 从低温环境中吸热，并向高温环境放热，周而往复地进行循环水源热泵是利用水进行冷热交换来作为热泵的冷热源，本文仅研究水-水式水源热泵。水源热泵冬季把外界水源中的热量“取”出来，通过水源热泵制取热水供给室内采 暖；夏季通过水源热泵制取冷水把室内热量取出来，释放到外界3性能系数首先考虑理想的制冷循环，系统的性能系数完全取决于冷凝温度 Tc和蒸发温度Te 供热循环的COP值比制冷循环小，冷凝温度为48 C时，供热性能系数约为冷凝温度 3

16、8 C时，制冷性能系数的88% ;冷凝温度为58 C时，供热性能系数约为冷凝温度 38 C时制冷性能系数的73%。实际循环的吸气饱和温度要略低于蒸发温度，排气饱和温度要略高于冷凝温度，但 仅零点几度，差异很小。压缩机的机械损耗、压缩余隙的损耗，吸排气阀损耗、端盖部 分的温度损耗和电机效率，使得压缩机的综合效率一般仅为50-68%。这样，水源热泵实际性能系数大为降低，但实际循环 COP随蒸发温度、冷凝温度变化规律和理论循环 是一致的。一些厂商宣传中夸大供热性能系数，如冷凝器热水出水温度 55 C时供热性能系数 为4.2-5.6，而夏季冷凝器冷却水出水温度在 30-37 C时性能系数仅为4.1-4

17、.6。这种 做法是有违热力学规律的，并会误导用户，最终影响水源热泵的健康发展。4.制冷剂CFC制冷剂，由于其大气寿命很长且含氯量高，已不再为水源热泵选择。水源热泵 产品多使用R22或R134a，由于R22的压力比R134a高，在热水温度很高的场合， 常使用R134a。水源热泵由于冷凝温度的升高，导致冷凝压力增高，但不同的制冷剂在不同温度下 的压力变化是不同的，相同温度下 R134a制冷剂饱和压力低于 R22制冷剂饱和压力。 使用R22制冷剂对于蒸发器和冷凝器等压力容器的设计要求将提高；使用 R22制冷剂 水温建议不要超过56 C。5 .压缩机大型水源热泵机组，往往选用半封闭螺杆式压缩机或活塞式

18、压缩机。活塞式压缩机 性能可靠，易维护，性价比实惠。螺杆式压缩机零部件少，结构简单，容积效率高，其 夏季制冷运行季节制冷性能系数比往复压缩机高6-20%，冬季运行供热性能系数比往复压缩机提高12-20%。对于比较寒冷、热水温度在 56 C以上场合推荐使用螺杆压缩 机。另外，一台机组中采用多台压缩机，可以降低启动电流，配以一定的控制程序，可 在部分负荷时轮流使用，延长压缩机使用寿命，并且部分负荷时效率比单压缩机机组要 高。即使一台压缩机出现故障，其余压缩机仍可继续工作。6.节流装置由于制冷、制热工况不同，制冷剂循环量变化大，必要时，需两个或多个热力膨胀 阀以适应工况要求。在液态管路阻力大的场合，

19、要注意适当加大相应膨胀阀的孔量，以 免出现供液不足的情况。水源热泵的生产厂家应注意电子膨胀阀的应用研究。就电子膨胀阀本身特性而言， 它可以控制各回路的吸气压力及过热度，控制制冷剂循环量，比热力膨胀阀更为有效地 适应负荷的变化，使机组部分负荷性能得到提高。现在已有采用进口 1500分级步进电机驱动的电子膨胀阀， 它可快速响应、精确控 制制冷剂蒸发量维持冷水或热水温度稳定，尤其适合于水源热泵冷凝温度制冷、供热季 节变化大的要求。7 控制系统分析水源热泵制造商的技术资料，控制系统水平参差不齐。虽然，微电脑技术已得 到普遍使用，但多数厂商的控制系统仍停留在开停机、参数显示和具有简单保护功能水 平。个别

20、技术源自国外的合资企业产品控制系统较先进，能够根据制冷和供热运行情况，对机组冷热运行进行精确显示、控制和保护。采用先进的控制系统将使得水源热泵能够 更加高效、可靠稳定运行。8. 其它零部件的设计和选择冷凝器和蒸发器主要以壳管式为主，设计压力应在水源热泵最高冷凝压力以上，按 照壳管式压力容器标准进行设计。其传热管多采用内外侧强化传热管。满液式蒸发器一 般比干式蒸发器效率高，易于维护，并可以在夏季外界水源温度低、而冬季外界水源温 度高时，分别将二台机组冷凝器和蒸发器进行串联，以节约水量、提高效率。采用板式 换热器的冷凝器和蒸发器已经出现，这可使机组设计得更为紧凑，但需注意解决维护简 便性和换热器可

21、靠性问题。采用满液式蒸发器时，油分离器作为水源热泵的重要部件，分设置在压缩机内和压 缩机外两种形式。水源热泵夏季冷凝器冷却水温度常较低，若油分离器分油效果不好， 会导致压缩机缺油。设置在压缩机内因受空间限制，分油效果不如设置在外部为好，但 较紧凑。外置式油分离器常和冷凝器组合在一起，分油效果佳。机组蒸发器和冷凝器应进行保温，以节约能源，提高机组效率。9. 结论作为在空调暖通领域应用热泵技术，应对水源热泵主机开展综合研究，正确选择机 组的制冷剂、压缩机、节流装置和其它合适的元器件，并设计开发先进可靠的控制系统、 换热器和油分离器，以确保能够提供高效可靠的水源热泵主机，从而扩大低品位能的应 用范围，为寻求暖通空调冷热源的最佳解决方案而努力。春天的风是有灵性的，依着风的眼眸，我看到了那一株株桃花读信的倩影，在桃林深处，紫色的青藤爬满那个小屋。我的小城，桃花已然开成海，像是一场粉色的春梦。是否，可以赴一场最美的相逢，如是，便不负曾经许下的约定。守住心底最美风景，是一种风度，一种期望。让心，随花儿轻舞，让梦，随蝶儿翩跹。等一缕柔风载满诗意，落满我的小院，好想，牵着你的手走在花开的路上，临摹又一个春的相遇，陌上绿色蔓延，让深情的诗句落在眉弯，打开灵魂的心门，写尽情意绵绵。春雨如丝，暖了一季寒凉露出温