水源热泵空调系统在金源煤矿的应用

简介： 水源热泵技术是通过利用地表浅层水源吸收的太阳能和地热能而形成的低位热能资源，辅以少量电能，冬季，从相对高温的水源中提取热能，由热泵机组通过空气或水作载体，为建筑物供暖；夏季利用水体的相对低温带走建筑物中的热量。风冷热泵则利用用空气和电能来完成这一切。根据多方面的考察和当地的水文地理情况和未来的经济、环保、节能的措施的综合考虑，尝试采用水源热泵系统进行这方面的设计，获得了较好的效果。

关键字：水源热泵 环保节能空调

　　水源热泵技术是通过利用地表浅层水源吸收的太阳能和地热能而形成的低位热能资源，辅以少量电能，冬季，从相对高温的水源中提取热能，由热泵机组通过空气或水作载体，为建筑物供暖；夏季利用水体的相对低温带走建筑物中的热量。风冷热泵则利用用空气和电能来完成这一切。根据多方面的考察和当地的水文地理情况和未来的经济、环保、节能的措施的综合考虑，尝试采用水源热泵系统进行这方面的设计，获得了较好的效果，现总结如下，供大家参考，有不足之处，肯请各位指正。

　　d)属可再生能源利用技术

　　水源热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。其中可以利用的水体，包括地下水或河流、地表的部分的河流和湖泊以及海洋。地表土壤和水体不仅是一个巨大的太阳能集热器，收集了47％的太阳辐射能量，比人类每年利用能量的500倍还多（地下的水体是通过土壤间接的接受太阳辐射能量），而且是一个巨大的动态能量平衡系统，地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散的相对的均衡。这使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地能成为可能。所以说，水源热泵利用的是清洁的可再生能源的一种技术。

　　e)高效节能

　　水源热泵机组可利用的水体温度冬季为12-22℃，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℃，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和冷却塔式，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，平均来说可以节约用户30～40％的供热制冷空调的运行费用。

　　 f)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。不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。

　　g)环境效益显著

　　水源热泵的使用电能，电能本身为一种清洁的能源，但在发电时，消耗一次能源并导致污染物和二氧化碳温室气体的排放。所以节能的设备本身的污染就小。设计良好的水源热泵机组的电力消耗，与空气源热泵相比，相当于减少30％以上，与电供暖相比，相当于减少70％以上。

　　水源热泵技术采用的制冷剂，可以是R22或R134A、R407C和R410A等替代共质。

　　水源热泵机组的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。

　　h)一机多用，应用范围广

　　水源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水，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。特别是对于同时有供热和供冷要求的建筑物，水源热泵有着明显的优点。不仅节省了大量能源，而且用一套设备可以同时满足供热和供冷的要求，减少了设备的初投资。水源热泵可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑，小型的水源热泵更适合于别墅住宅的采暖、空调。

　　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，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，象任何事物一样，水源热泵也不是十全十美的，其应用也会受到制约。

　　 ⑴ 可利用的水源条件限制

　　水源热泵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应用的一个关键。目前的水源热泵利用方式中，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。

　　 ⑵ 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，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。

　　 ⑶ 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，水源热泵的投资经济性会有所不同。

　　冷水系统配套水泵：卧式离心泵五台，流量15t/h，扬程20m.

　　4.4 井水回灌

　　本设计采用有压回灌的方式，抽水井和回灌井间隔分布的方式，使井水全部回灌，从而也保证了水井不会被破坏。并且在成井过程中，采用在上部封闭止水，井室采用混凝土浇灌并且井壁处比井室相差1米深度，在此基础上井水回灌再次加大有压回灌的力度，保证了井水的100%回灌。同时不影响建筑物基础，保证了地面建筑物的安全。系统流程图见图1。

　　4.5井水量的保证措施

　　本设计的水源采用的是深井水，水温恒定。水井结构采用含水层是桥式滤管，岩石层是螺旋钢管，螺旋钢管以保证井壁的结构不受影响。最重要的一点是含水层与滤管之间的滤料，本设计的滤料多边形的石子（质地坚硬的豆沙也可），这样才能保证地下水的顺利流通和回灌。

　　本系统选用清华同方的主机（SGH－1000）三台，主机的压缩机负荷控制根据温差大小采用无级调节（25％、50％、75％），减少了一般压缩机从开机到停机都是100％工作所造成的不必要的资源浪费。冷却水采用变频自动控制，根据压力调节水泵所投入的工作频率及数量。现在唯一不足是冷冻水水泵、冷却水水泵、主机没有实现联动和远程控制，即以主机为核心带动水泵工作，以最大限度的节约资源，最终将真正做到中央空调机房无人值班的目的。

　　当今人类对环保的要求越来越严，同时各种能源随着使用的增加日渐枯竭，迫使人们不断采用更先进节能的环保空调设备和更先进、节能的运行方案。水源热泵系统是利用地下水或地下土壤常年温度保持恒定的特点，进行能量转换的冷暖空调系统，是环保、节能、“零”污染、“零”排放的一种空调设备。它无须冷却塔等装置，初投资和运行费都比传统冷暖方式低，而且地下水水温稳定，受外界影响小，机组的制冷和制热功能发挥的更好。随着空调的日益普及，水源热泵系统必将受到各界更大的关注与支持，应用会更加广泛。

参考文献

　　1、陆耀庆 主编 《实用供热空调设计手册》 中国建筑工业出版社

　　2、 赵义荣等 《空气调节》 中国建筑工业出版社

　　3、《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》 JGJ26-95.1995