淺談地下水式水源熱泵技術(shù)在暖通空調(diào)工程中的設(shè)計(jì)分析與應(yīng)用

馬成嶺

摘 要：水源熱泵屬于可再生能源，是國家重點(diǎn)推廣的節(jié)能新技術(shù)，水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)供熱供冷技術(shù)已經(jīng)很成熟，文章簡單介紹了水源熱泵技術(shù)的工作原理，空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)，水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析。

關(guān)鍵詞：水源熱泵；節(jié)能；空調(diào)系統(tǒng)；地下水

引言

我國冬冷夏熱的地區(qū)，供熱、空調(diào)的能耗非常大，建筑節(jié)能已經(jīng)成為一個(gè)新的技術(shù)熱點(diǎn)，而城市的環(huán)境保護(hù)，節(jié)能建筑和設(shè)備的應(yīng)用更得到政府各部門的提倡與鼓勵(lì)。我國北方地區(qū)冬季供熱主要采用的熱源為燃煤鍋爐，燃煤鍋爐系統(tǒng)在燃燒煤炭獲取熱量的同時(shí)向大氣排放二氧化硫、氮化合物及二氧化碳等有危害到氣體，使大氣質(zhì)量急劇下降；夏季使用的制冷空調(diào)系統(tǒng)，把室內(nèi)熱量全部轉(zhuǎn)移的室外，使室外環(huán)境溫度逐年攀升，為此節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境刻不容緩，水源熱泵技術(shù)的出現(xiàn)，解決北方冬季供暖，夏季供冷的需求，水源熱泵技術(shù)具有環(huán)保，節(jié)能的特點(diǎn)。

1 水源熱泵技術(shù)的工作原理

水源熱泵技術(shù)是利用地球表面淺層水源中吸收的太陽能和地?zé)崮芏纬傻牡蜏氐臀坏臒崮苜Y源，并采用熱泵原理，通過少量的高位電能輸入，實(shí)現(xiàn)低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移的一種技術(shù)。

地球淺層水源吸收了太陽進(jìn)入地球的輻射能量，水源的溫度十分穩(wěn)定。水源熱泵機(jī)組工作原理：夏季將建筑物中的熱量轉(zhuǎn)移到水源中，由于水源溫度低，所以可以高效地帶走熱量，而冬季從水源中提取能量，由熱泵機(jī)組通過空氣或水將溫度提升后送到建筑物中。

2 水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)

2.1 利用可再生能源技術(shù)

水源熱泵技術(shù)是利用地球淺層地下水作為冷、熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的空調(diào)系統(tǒng)。把冷、熱量通水循環(huán)釋放到地下水中，使地下水資源可以反復(fù)的被使用。

2.2 高效節(jié)能、環(huán)保

水源熱泵機(jī)組供熱時(shí)COP值可達(dá)到3.5～4.0，供冷時(shí)COP值可達(dá)到5.5，因次水源熱泵可作為高效節(jié)能的供熱、供冷設(shè)備。水源熱泵運(yùn)行時(shí)，不污染環(huán)境，因次是優(yōu)選的環(huán)保型供熱、供冷設(shè)備。

2.3 一機(jī)兩用、投資低

水源熱泵空調(diào)通過在管路上的閥門轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)冬季制熱，夏季制冷的作用。與原來的系統(tǒng)相比，可以減少一套主機(jī)體統(tǒng)。并且水源熱泵機(jī)組是整機(jī)安裝，檢修方便。所以水源熱泵具有一機(jī)兩用，投資低，維修方便的特點(diǎn)。

3 水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)

水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，只有合理的選型才能達(dá)到節(jié)能效果和使用效果。

3.1 總冷熱負(fù)荷

建筑物的總冷熱負(fù)荷與建筑所在地區(qū)室外氣候條件和建筑的類型有直接關(guān)系，根據(jù)建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)及室內(nèi)的人員，發(fā)熱體來確定建筑的冷熱總負(fù)荷。

3.2 水源熱泵機(jī)組的選擇

水源熱泵機(jī)組是至關(guān)重要的設(shè)備，占整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)中能耗的80%以上，因此水源熱泵機(jī)組選型應(yīng)考慮制冷制熱效率等因素，當(dāng)建筑物負(fù)荷確定后應(yīng)根據(jù)最大負(fù)荷值，及冷熱源的情況合理選擇水源熱泵機(jī)組的型號(hào)。

3.3 地下水式水源熱泵系統(tǒng)水源井的選擇

4 水源熱泵供熱空調(diào)系統(tǒng)工程實(shí)例的應(yīng)用

4.1 某水源熱泵空調(diào)工程為例，該項(xiàng)目建筑面積約有13萬平方米，項(xiàng)目位于渾南新區(qū)，渾河南側(cè)，地下水資源豐富，經(jīng)相關(guān)部門進(jìn)行實(shí)地勘察，論證，該地區(qū)地下水溫度常年穩(wěn)定，水溫在12℃左右，可以用水源熱泵系統(tǒng)供暖。該項(xiàng)目主要用水源熱泵機(jī)組冬季供暖，末端風(fēng)機(jī)盤管向供熱。

4.2 該項(xiàng)目根據(jù)熱負(fù)荷及相關(guān)影響因素確定選用水源熱泵機(jī)組三臺(tái)，單臺(tái)制熱量：2011KW，輸入功率為416.6KW，水流量為170m3/h，水源側(cè)總的水流量為511m3/h。

4.3 水源井選擇。根據(jù)相關(guān)勘察及審批部門的水資源論證報(bào)告上的數(shù)據(jù)，該地區(qū)單口井的出水量為110m3/h，該項(xiàng)目根據(jù)總的出水量及單口井的出水量，確定該項(xiàng)目需要打5口抽水井，回灌需要按1：3的比例回灌，所以需要15口回灌井，留有一口抽水井和一口回灌井備用，所以總的抽水井為6口，回灌井為16口。井間距50m，井深50m。所以需要選用6臺(tái)潛水泵，潛水泵的參數(shù)為130m3/h，揚(yáng)程為79m。井水經(jīng)旋流除砂器處理后進(jìn)入水源熱泵機(jī)組，保證回灌井均勻，在回灌總管上設(shè)置分水器，保證能均勻的回灌到地下，不會(huì)造成地下水位下降。該工程的水質(zhì)經(jīng)相關(guān)部門的審查后都符合地下水回灌的水質(zhì)要求。

5 結(jié)束語

5.1 水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在實(shí)際工程設(shè)計(jì)上來說選型方便，節(jié)省建筑的空間，節(jié)約能源，運(yùn)行費(fèi)用低，且不污染環(huán)境，是一種清潔型能源，應(yīng)該在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中充分使用。

5.2 水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在地下水資源豐富的地區(qū)，應(yīng)充分使用該系統(tǒng)，在水源井設(shè)計(jì)之前必須做好水資源分析，做好抽水井和回灌井的設(shè)計(jì)合理，水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)才能發(fā)揮節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢(shì)。

因此水源熱泵技術(shù)是一項(xiàng)節(jié)能、環(huán)保的新技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)取代燃煤鍋爐供熱的方式，應(yīng)得到廣泛推廣使用。

參考文獻(xiàn)

[1]彥啟森.制冷技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.

[2]陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[3]姚楊.暖通空調(diào)熱泵技術(shù)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.