制冷百问之12：水源热泵与电制冷比较

1、水源热泵机组全面分析水源热泵机组全面分析 原理与分类原理与分类 市场分析市场分析技术条件分析技术条件分析经济性分析经济性分析产品质量分析产品质量分析客户关心的问题客户关心的问题SourceSourceWaterWaterHeatHeatPumpPump原理原理n水源热泵制冷逆卡逆卡诺循诺循环环n水源热泵制热压力压力焓焓蒸发器蒸发器压压缩缩机机冷凝器冷凝器截截流流元元件件制冷剂向外界散热制冷剂向外界散热制冷剂负荷制冷剂负荷系统组成系统组成水源水源水系统水系统q 水源取水装置 抽水井 回灌井 井用潜水泵q 水处理设备 除砂器 电子水处理仪 除砂水箱q 中间循环水系统 换热器 蓄水槽 循环水泵q 输

2、水管网和阀门配件 紧急泻水阀 水路切换阀 水源水系统水源水系统建筑物建筑物采暖或采暖或末端末端系统系统水源热水源热泵系统泵系统制冷循环制冷循环n普遍采用的制冷循环蒸发器冷凝器截流元件压缩机电机冷却塔冷却塔水源水系统水源水系统n水源热泵制冷循环制热循环制热循环qAir Preheating 在北方冬季必须补热在北方冬季必须补热 须再设一套供热系统须再设一套供热系统q冬季切换转向阀改冬季切换转向阀改变变 制冷剂的流向制冷剂的流向q循环水温度需要保循环水温度需要保持持 在在1235C之间之间q 高于上限须排热高于上限须排热q 低于上限须补热低于上限须补热 分类分类分类分类也称深井回灌式水源热泵系统q

3、 建造抽水井群抽出 地下水q 二次换热或直接送 至水源热泵机组提 取热量或释放热量q 地下水由回灌井群 灌回地下n地下水热泵系统地下水热泵系统分类分类热泵冷热源 q 江、湖、河、海水利用方式q 直接抽取q 间接换热n地表水热泵系统地表水热泵系统市场分析市场分析q 可再生能源利用（可持续性发展） 地下水通过土壤间接接受47%太阳辐射能 是一个巨大的动态能量平衡系统q 节能 前提是冬夏水温恒定在1222C q 一机多用 采用水路切换阀，夏季制冷，冬季制热q 环保（回灌水量损耗及污染，目前争议中） 由节能引申，只针对火力发电来说，一次能源消耗少，污 染物和CO2温室气体排 放就少n水源热泵的发展需求

4、点水源热泵的发展需求点市场分析市场分析q 节能且政府鼓励用电 制冷工况和水源热泵耗能一样 充分使用不可存储的电能就是节能 可再生清洁能源 水力发电 核能发电 太阳能发电 风力发电q 冷冻水和冷却水取自市政管网 安全方便 计费准确 n电制冷空调设备的发展需求点电制冷空调设备的发展需求点q 环保 采用环保冷媒 对地下水资源没有污染 q 出力稳定 不受外界自然条件的限制 技术条件分析技术条件分析q 水温水温 需要恒定在12C以上 深井水温一般比当地全年平均气温高12 C n可利用的水源条件分析可利用的水源条件分析必须找到水温恒定在12 C以上的稳定流量的地下水源 技术条件分析技术条件分析q 水质水质

5、 含砂量少 因地下水温低 需提高换热效果 采用板式换热器 同时需装除砂器 易堵塞 n可利用的水源条件分析可利用的水源条件分析技术条件分析技术条件分析q 水质水质 矿化度要低 PH 6.88.2 氧化铁含量 锰含量过高 腐蚀钢及合金 采用水处理装置 同时需采用PE塑料管及抗 腐蚀阀门附件 n可利用的水源条件分析可利用的水源条件分析PE塑料管塑料管技术条件分析技术条件分析 避开岩石层 凿井难度大 水井不宜太深 凿井费用高1000元/米进深 水泵运行费用高 管路初投资费用高 水量充分恒定 隔水层下陷将含水层堵断 水量逐渐衰减 水井枯竭需重新凿井n水层的地理结构水层的地理结构80150m深管井示意图深

6、管井示意图 q 水文地质条件水文地质条件 技术条件分析技术条件分析q 电电n电制冷空调系统电制冷空调系统q 自来水自来水经济性分析经济性分析q 地下水温低于10C 制热COP很低耗能 机组无法正常工作 q 只考虑制热功能 北方需要补热装置 出水温度低 q 钻井深度大于200m 勘探费用贵 钻井费昂贵 专业队伍少 q 地下水酸碱度严重 超标q 细砂层回灌困难n如下情况建议不使用水源热泵如下情况建议不使用水源热泵q 水量不能满足设计要求 水量小则热量小 q 当地政策不鼓励 大多数政府鼓励用电 保护地下水资源 济南下大力度封井保泉 q 沿海城市 沿海城市缺淡水 上海地表下沉的前车之鉴 q 地处繁华地

7、段q 地下水温高于25C 不能用于制冷 易产生藻类 影响井使用寿命经济性分析经济性分析水源热泵系统投资费用最高q 机房土建 管网施工q 末端 冷冻水泵q 水源热泵机组q 水文地质勘探 q 管井 潜水泵q 除砂器 水处理仪q 补热装置 q 换热器（闭式采用）q 中间循环水泵（闭式采用）n 初投资费用内容比较初投资费用内容比较电制冷空调系统q 机房土建 管网施工q 末端 冷冻水泵q 电制冷机组q 冷却塔 冷却水泵q 水处理仪采暖q 锅炉或接城市管网入网费q 换热器经济性分析经济性分析制冷工况电制冷系统运行费用低q 水资源费q 井泵运行费用q 庞大的维护管理费用q 主机运行费用q 冷冻水泵运行费用q

8、 末端运行费用q 冷却塔运行费用n 运行费用内容比较运行费用内容比较（ 水源热泵系统运行的最大开支）（ 制冷、制热工况均运行 ）（ 两种系统相同的运行费用）（ 占电制冷系统少部分的运行费用）制热工况锅炉采暖系统运行费用最低q 水资源费q 井泵运行费用q 主机运行费用q 庞大的维护管理费用q 循环水泵运行费用q 末端运行费用q 锅炉运行费用（最低）q 或采暖费（持平）（ 水源热泵系统运行的最大开支）（ 制冷、制热工况均运行 ）（ 两种系统相同的运行费用）经济性分析经济性分析n 费费 用用 比比 较较项目电制冷空调+ 锅炉供热（共用末端）集中式水源热泵（不含补热装置及井泵维护费用）初投资(万元/K

9、W)0.2060.335运行成本(元/KWH)0.2070.167产品质量分析产品质量分析q 非专业打井队伍非专业打井队伍 优质井才能出大水量和优质水 寿命可使用20余年 成井质量不好，影响制冷制热效果q 水源含砂水源含砂 板式换热器易堵塞 水源热泵机组需要彻底清洗q 水源矿化度高水源矿化度高 腐蚀金属 影响机组及管件使用寿命q 管井井壁易结垢管井井壁易结垢 深井通道不畅，水流量不能保证，影响机组使用寿命q 回灌不良回灌不良 后果严重后果严重 回灌量少则取水量也将减少，回灌水污染则水源也将污染 回灌井水温过以一段时间后会影响出水井的温度 回灌回扬时会有空气进入，氧化潜水泵及水源热泵水系统产品质

10、量分析产品质量分析q 技术标准未制定并形成规范技术标准未制定并形成规范 水源水质标准未制定 回灌水质标准未制定 水源热泵系统设计规范未制定 回灌技术仍采用60年代水平 q 生产厂家实力薄弱生产厂家实力薄弱 国内螺杆机生产厂家众多，水平参差不齐 水源热泵机组技术含量低，乡镇企业也可以组织生产 冷量小，需要多台拼凑成大冷量，故障率高 少有知名品牌空调厂家生产集中式水源热泵机组 q 水源热泵系统自动化程度低水源热泵系统自动化程度低 整个系统需要高自动化控制来实现节水节能高效运行 q 为降低设备成本用水路切换阀实现机组冷热工况切换为降低设备成本用水路切换阀实现机组冷热工况切换 应在机组上设置改变制冷剂

11、循环流向的四通换向阀 制冷和制热温差不一样，需要的蒸发器冷凝器的换热面积不一致， 制热工况在非高效区域运行，影响机组寿命 客户关心的问题客户关心的问题一、欧美国家十分注重环保，为什么他们一、欧美国家十分注重环保，为什么他们也一样在使用水源热泵呢？也一样在使用水源热泵呢？欧美国家十分注重环保，为什么他们也一样欧美国家十分注重环保，为什么他们也一样在使用地源热泵呢？在使用地源热泵呢？q 北欧中欧提倡利北欧中欧提倡利 用地热及季节蓄用地热及季节蓄 能能q 美加偏重美加偏重20TR 以下埋管式住宅以下埋管式住宅 用地源热泵用地源热泵q GWHP深井回灌水源深井回灌水源 热泵并不提倡使用热泵并不提倡使用

12、客户关心的问题客户关心的问题二、水源热泵系统有哪些日常运行维护？二、水源热泵系统有哪些日常运行维护？q 井群的维护保养：井壁出现结垢，需定期清洗，井堵塞采取回扬方式（一日两次）q 机组群的维护保养：换热器出现结垢，需定期清洗q 水源水系统的维护保养：阀门管件的定期更换清洗客户关心的问题客户关心的问题三、设计的前期准备工作应该有哪些？三、设计的前期准备工作应该有哪些？q 建设方委托地质工程勘察院对工程进 行实地勘察，钻观察井和试验井，对当地地下水水温、含水层分布、出水量及回灌量进行试验研究，提交水文地质报告和地下水质分析报告q 了解电价、水资源费、煤价、空调设备价等，做各种方案的经济性分析客户关

13、心的问题客户关心的问题四、水源水系统设计时应该注意哪些？四、水源水系统设计时应该注意哪些？q 考虑温差和流量的合理利用q 寒冷地区应用水源热泵系统的冬季冻结问题q 耐腐蚀设备及管路阀门的选择q 住宅水源热泵系统的外网运行费用客户分担客户关心的问题客户关心的问题五、选择质量好的水源热泵机组就可以保五、选择质量好的水源热泵机组就可以保证系统高效运行了吗？证系统高效运行了吗？水源热泵是一项系统工程水源热泵是一项系统工程q 从空间角度可将其分为 地上部分（热泵机组及相关设备系统） 地下部分（井群及周边土壤）q 从时间角度看 系统运行工况是随建筑物负荷及当地气 象地质条件等全年变化的外部因素而不 断改变

14、的客户关心的问题客户关心的问题六、回灌问题现在可以彻底解决了吗？六、回灌问题现在可以彻底解决了吗？q 回灌水质要好于或等于原地下水质，回灌不会引起区域性地下水质污染 q 无压自流回灌适用于渗透性好含水层q 加压回灌适用于地下水位高透水性差的地层q 对于抽灌两用井，为防止井间互相干扰，应控制合理井间距q 目前绝大部分工程，回灌效果很差（均设置紧急排污阀），运行时间长了，机组水源受回灌量不足影响，温度冬季下降、夏季增高，机组的工作效率恶化q 人类最宝贵最脆弱的淡水资源正被破坏地下水回灌还未有地下水回灌还未有明确的技术规范明确的技术规范客户关心的问题客户关心的问题七、选择质量好的水源热泵机组就可以保七、选择质量好的水源热泵机组就可以保证系统高效运行了吗？证系统高效运行了吗？水源热泵是一项系统工程水源热泵是一项系统工程q 从空间角度可将其分为 地上部分（热泵机组及相关设备系统） 地下部分（井群及周边土壤）q 从时间角度看 系统运行工况是随建筑物负荷及当地气 象地质条件等全年变化的外部因素而不 断改变的客户关心的问题客户关心的问题八、水源热泵系统冬天制热效果真的很好吗？八、水源热泵系统冬天制热效果真的很好吗？q 防冻问题 北方地区有不