水源熱泵應用現(xiàn)狀及技術分析

王生軟

（黃岡職業(yè)技術學院機電學院能源系，湖北黃岡　438002）

水源熱泵應用現(xiàn)狀及技術分析

王生軟

（黃岡職業(yè)技術學院機電學院能源系，湖北黃岡438002）

水源熱泵具有高效、環(huán)保、節(jié)能，經濟效益顯著，初投資少、用途多、運行可靠等優(yōu)點。基于此，介紹水源熱泵的國內外應用現(xiàn)狀、工作特點、應用前景，分析制約水源熱泵應用的因素，為水源熱泵的應用奠定基礎。

水源熱泵；應用現(xiàn)狀；工作特點；應用前景

水源熱泵根據(jù)逆卡諾循環(huán)原理，采用電能驅動，通過制冷劑把地下水、湖水、江水、城市污水、海水和工業(yè)廢水等低品位熱能予以吸收，提升為可用的高品位熱能對水進行加熱的設備，從而達到節(jié)約部分高位能的目的。其包括地下水水源熱泵、地熱水水源熱泵和其他類型的水源熱泵［1-3］。

1　水源熱泵應用現(xiàn)狀

1.1國外水源熱泵應用現(xiàn)狀

1948年，世界上第一臺水源熱泵系統(tǒng)在俄勒岡州運行，掀起了20世紀四五十年代歐洲和美國水源熱泵研究的高潮，隨后華盛頓成為美國安裝水源熱泵的領頭羊［4］。在之后的5～15a內，這些直接式水源熱泵因系統(tǒng)的嚴重腐蝕而被淘汰［5］，因此水源熱泵應用陷入了低谷。直到世界石油危機的出現(xiàn)、能源的緊張，水源熱泵作為一種節(jié)能環(huán)保的系統(tǒng)重新進入了人們的視線，板式換熱器在水源熱泵中的應用使得機組的性價比提高［6］，而且它的使用使得換熱溫差減小，適合低溫低熱的應用［5］。

據(jù)美國能源信息部的調查表明：美國水源熱泵的應用呈逐年直線上升趨勢［7，8］，目前美國水源熱泵在公共建筑應用的較多［9］。

在歐洲的中部和北部，水源熱泵主要用于采暖。德國計劃到1990年生產熱泵350萬臺，其中水源熱泵占14%，制熱量為400～600kW。瑞典在20世紀90年代，地源熱泵累計安裝23萬套，僅開放式循環(huán)系統(tǒng)就有18萬套。

截至2008年底，法國和美國水源熱泵市場增長率近50%。在瑞典，雖有900萬人，但是2002年熱泵達到了3.9萬套。在挪威，2002年也達到了1.5萬套。

1.2國內水源熱泵應用現(xiàn)狀

天津大學在我國較早地對熱泵進行了研究，呂燦仁教授在1965年研制出國內第一臺水冷式熱泵機組。

而真正意義上水源熱泵的研究在20世紀90年代初開始，后來也有國內水源熱泵的制造廠商，如山東海陽富爾達、清華同方人工環(huán)境設備公司、山東荏原等。水源熱泵到了90年代末開始轉入實際應用階段，從1997年開始，我國出現(xiàn)了大規(guī)模的水源熱泵采暖工程項目，到1999年底，全國大約有100套水源熱泵系統(tǒng)。

1997年11月，我國科技部和美國能源部簽署了中美能源效率及可再生能源協(xié)議書，里面包括了地源熱泵開發(fā)。兩國又在1998年10月在北京、杭州和廣州各選一家單位與美國推薦的生廠商建立地源熱泵示范工程，其中兩個分別為地下水源熱泵和復合地下水源熱泵。

2　水源熱泵的工作特點

2.1屬于可再生能源利用技術

利用了地球地下水所儲藏的太陽能資源作為冷熱源，地表的土壤和水體自然地進行能量的吸收和發(fā)散，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。

2.2高效、環(huán)保、節(jié)能

水源熱泵機組利用地下8～18℃的水作為冷熱源，省去了燃煤、燃氣、燃油帶來的污染；省去了鍋爐房和冷卻塔，節(jié)約占地，同時也避免了冷卻塔的噪聲和霉菌污染，符合環(huán)保要求。

2.3環(huán)境效益顯著

水源熱泵機組的運行對所在區(qū)域環(huán)境無任何影響。沒有燃燒，沒有排煙，也沒有廢棄物，不需要堆放燃料廢物的場地，且不用遠距離輸送熱量。

2.4初投資少

僅為其他中央空調的1/2～2/3，省去了鍋爐房和冷卻塔費用，但增加了打井費用。

2.5用途多，應用廣泛

機組可以供冷、供熱，提供生活熱水，取代了傳統(tǒng)的鍋爐和制冷裝置，而且機組可以靈活安置在任何地方，節(jié)約空間。

2.6運行可靠

機組工作穩(wěn)定，系統(tǒng)運動部件少，維護費用少。隨著自動化技術的發(fā)展，控制程度越來越高，1臺機組有15a以上的使用期。

3　應用前景

能源是現(xiàn)代社會生活的物質基礎。據(jù)資料顯示［1］，能源已成為制約我國經濟發(fā)展的重要因素。近年來，國家提出了節(jié)能減排的號召，熱泵空調能源消耗占我國能源消耗的一大部分，怎樣減少空調的能源消耗已成為該領域的重要課題，而水源熱泵空調和其他空調相比有許多優(yōu)點，隨著科技的發(fā)展，水源熱泵技術將更加成熟。隨著經濟的增長，水源熱泵初投資對其影響也將減小，因此，依靠其顯著的節(jié)能環(huán)保特性及初投資經濟性的優(yōu)勢，水源熱泵將具有相當大的市場潛力。

4　存在問題

4.1水源的使用政策

我國目前為了保護有限的水資源，制訂了《中華人民共和國水法》，各個城市也紛紛制訂了自己的《城市用水管理條例》。這些政策均強調用水審批、用水收費。而審批的標準中對類似水源熱泵技術的要求沒有規(guī)定，所以水源熱泵很容易被用水指標所限制。

4.2水源勘測技術

我國水源熱泵技術起步晚，水源勘測技術落后，影響到該技術的使用，若要利用該技術，則必須在使用前期對水源進行勘察，選擇適合的回灌方式。

4.3缺乏整體結構設計

作為節(jié)能系統(tǒng)的水源熱泵，要全方面衡量，系統(tǒng)匹配非常重要，若設備選型不合理或者運行過程中操作不當，系統(tǒng)的節(jié)能效果將大大降低。所以，整個系統(tǒng)需要各個專業(yè)人員進行合作，從國家政策、設備的設計制造、后期的運行管理來對系統(tǒng)進行整體考慮。

5　結語

目前國內水源熱泵機組的設計、安裝、運行、維護還不夠成熟，作為一門新技術，水源熱泵以耗能少、利用可再生能源、不污染環(huán)境、符合可持續(xù)化發(fā)展的要求等諸多優(yōu)勢正受到社會各界的廣泛關注。在不遠的將來，隨著國富民強，經濟實力的提高，節(jié)水、高能效比的水源熱泵機組將具有很好的市場應用前景。

［1］張嘉輝，馬一太，蘇維誠，等.一種熱泵節(jié)能的新設備——淺水池熱源熱泵［J］.制冷技術，1999（1）：21-25.

［2］馬最良，楊輝.太陽能開式環(huán)路水源熱泵空調系統(tǒng)［J］.應用能源技術，1997（3）：41-44.

［3］李先瑞，劉笑.水源熱泵與未利用能［A］//全國暖通空調制冷2000年學術年會，2000：122-126.

［4］龔宇烈，趙軍，李新國，等.地源熱泵在美國工程應用及其發(fā)展［A］.2001年全國熱泵和空調技術交流會議論文集［C］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001：249-253.

［5］EC Knipe，KD affray.Corrosion in low temperature geo?thermal application［J］.ASHRAE Transaction，1985（2B-1）：91.

［6］PJ Hughes.Survey of water-source heat pump system con?figurations in current practice［J］.ASHRAE Transactions，1990（1）：1021-1028.

［7］Peter Holihan.Analysis of geothermal heat pump survey data［J］.Energy Information Administration/Renewable Energy：Is?sues and Trends，1998：59-66.

［8］John WLund.International course on geothermal heat pumps.Chapter 2.4-Design of closed-loop geothermal heat ex?changers in the U.S.［M］.International summer school on direct im?plication geothermal energy，2002：134-146.

［9］Carl D.Orio A new England school&climate master geo?thermal heat pumps［C］//Hastings School Westborough MA，F(xiàn)irst Successful 100%Geothermal School in New England，1997：1-16.

Application Status and Technical Analysis of Water-source Heat Pump

Wang Shengruan
（Energy Department of Mechanical and Electrical School，Huanggang Polytechnic College，Huanggang Hubei 438002）

Water source heat pump has the advantages of high efficiency，environmental protection，energy saving，ob?vious economic benefit，less investment，more use，reliable operation and so on.Based on this，this paper introduced the domestic and foreign application status，work characteristics and application prospect of water source heat pump，analyzed the factors that restrict the application of water source heat pump，to lay a foundation for the application of water source heat pump.

water-source heat pump system；application status；job characteristics；application prospect

TU831

A

1003-5168（2016）08-0057-02

2016-07-13

王生軟（1981-），男，碩士，研究方向：制冷與低溫設備。