2022年水源热泵和地源热泵的区别 .pdf

水源热泵和地源热泵的区别水源热泵的概念是什么？是采用冷却塔散冷的还是水管埋在地底？如果是这样的话和地源热泵有什么区别？地下水地源热泵又称水源热泵， 它是一种介于中央空调和分散空调之间的优化空调能源方式，它具有中央空调合理利用能源，设备能效系数高，运行成本低和安全、可靠等优点。又具有分散空调调节灵活、方便，便于管理和收费等优点。其工作原理：采用地下水源热泵时选择水源的原则应为：水量充足，水温适当，水质良好，供水稳定。就某项工程来说，应根据当地实际情况，判断是否具备可资利用的地下水源，一项工程所需水量，主要取决于该项工程的冷热负荷和地下水温度。适用的地下水源条件是，水文地质特征为砂、卵石、砾石地层以及裂隙地带；地下水埋深在70m 以内；含水层厚度大于5m，冬季地下水温度不低于10。此外，还要注意水质情况，包括含砂量与浑浊度，以及水的化学性质。 含砂量与浑浊度高造成机组和管阀磨损，回灌时会造成含水层堵塞，因此，地下水源含砂量应小于20 万分之一，向地下含水层回灌水的浑浊度应小于20 毫克 /升；总矿化度小于1名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 15 页 - - - - - - - - - 3 克/升，希望水中 Cl 小于 100 毫克 /升， SO4 2-小于 200 毫克 /升，Fe2-小于 1 毫克 /升， H2S 小于 0.5 毫克 /升，地下水腐蚀性条件达不到要求时，水源热泵系统应考虑防腐措施。我国水资源非常缺乏，主管部门对开采地下水有严格管理，并且规定，除非有较大需水用户进行二资利用，否则必须进行回灌。当然， 为了保证地下水源热泵空调系统长期正常运行，以补充地下水源，调节水位， 维持储量平衡。 为了避免在热泵装置中冷却或加热后回灌到地下的水， 因短路而又被抽回，回灌井与取水井之间的距离应尽可能远一些，至少应相距15-20m。目前，虽然还没有回灌水质的国家标准， 但回灌水质至少应等于原地下水水质，以保证回灌后不会引起区域性地下水水质污染。因此，应遵守以下条款： （1）地下水应在封闭系统中输送；（2）热泵空调系统中与地下水接触的部件应采用耐腐蚀材料制造；（3） 取水管路上和回灌水管路上应装有水表和采集水样用的旋塞阀；（4）定期对地下水进行化验，并将化验结果报送有关部门备案；（5）如发现地下井水异常，特别是水中出现化学物质或其它无关物质时，应及时与有关部门联系，并采取措施。水源热泵和地源热泵都是从地位热源的选取来定义的，水源热泵通常指地位热源来源于地表水、地下水、海水、污水；地源热泵有时也被称为土壤源热泵，但是地下水作为低位热源的也可称为地源热泵。此外，水环热泵也可称为水源热泵。定义的角度不一样，叫法也2名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 15 页 - - - - - - - - - 就不一样。 不过我个人认为，采用冷却塔散热的系统不能称为水源热泵，直埋地下的如果采用的是打井的方式，利用井水应该成为水源热泵，否则为土壤源热泵。已经说的很清楚了.简单的说地源热泵是泛指土壤源热泵、地表水、地下水、海水、污水源热泵。但现在人们习惯上把土壤源热泵叫地源热泵，把地表水、地下水、海水、污水源热泵叫水源热泵。地源热泵是一种利用地下浅层地温地热资源的地位热能，通过输入少量的高品位电能，经过逆向热力循环，将低品位热能提升为高品位热能的热泵系统。包括使用土壤、 地下水和地表水作为冷热源的土壤源热泵系统、地下水热泵系统和地表水热泵系统。水源热泵系统可以以地下水、地表水、 污水等含有低位热能的冷热源作为来源的水水热泵系统，可以分为开式系统和闭式系统二种。地源热泵主要是指以埋管为主的水水热泵系统。我刚做的一个湖水源埋管系统我自己也不知道叫它水源好呢还是地源好？我个人认为应该这种技术统称地源热泵，然后包含水源热泵、土壤源热泵及污水源热泵、海水源热泵等。水源热泵和地源热泵以前确实叫法很乱，但去年出了个地源热泵的规范（具体名字记不清了，我曾经买过一本，不过在家放着哪），其中对叫法范围作了明确说明：地源热泵指所有使用大地作为冷热源的热泵全部称为地源热泵，包括土壤热泵（即地耦合热泵），地下水热泵，地表水热泵（包括江3名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 15 页 - - - - - - - - - 河湖海的水），等，这是为区别水环热泵而说的。水源热泵则是总称，包括所有以水作为冷热源的热泵，当然也包括土壤热泵和水环热泵了，这是为区别空气源热泵（风冷热泵）而说的。所以以大分类来说，水源热泵包括地源热泵和水环热泵还有一些特殊的利用低位热水能量的热泵（比如利用工业废水或发电厂冷却循环水梯级利用等） 。水源热泵和地源热泵都是从地位热源的选取来定义的，水源热泵通常指地位热源来源于地表水、地下水、海水、污水；地源热泵有时也被称为土壤源热泵，但是地下水作为低位热源的也可称为地源热泵。此外，水环热泵也就是建筑物很大的那种既有内外区的在中心的地方 (内区 ) 冬天也要制冷的外区冬天供热就可以设计水环热泵把内区的水的温升给外区的温降也就是把内区的热量转移到外区3 .水环热泵空调系统的缺点水环热泵空调系统的发展主要面临来自两个方面的问题：其一是4名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 15 页 - - - - - - - - - 从系统这个方面来看，国内的一些建筑物内余热小或无预热，尚需补充加热设备， 致使其不能充分发挥原有的一些优点；其二是从设备这个方面来看，水环热泵空调系统中采用的小型水/空气热泵机组所存在的一些固有问题也限制了其更广泛的应用。目前，针对上述的两个缺点，也出现了许多的解决办法，以期推广水环热泵空调系统的应用。 3.1 建筑物内余热不足通过分析水环热泵空调系统的运行特性我们可知，只有当建筑物内区有大量余热且周边区需要供热，才能通过水环热泵空调系统将建筑物内区的余热转移到需要热量的周边区，从而达到回收建筑物余热、节约能源的目的。但是，我国的各类建筑物内部负荷不大，建筑物的内区面积又小，因而建筑物的余热量也较小。在这种情况下，如果要采用水环热泵空调系统，则势必要增设锅炉。然而，将锅炉的高位热能加热水循环环路中的循环水使之成为与室温相差无几的低温热源，再由水/空气热泵机组消耗电能将其提升到高位热量向室内供暖，这本身就是不经济、不合理的。此外，如果采用的是燃煤锅炉，还存在一个环境污染的问题。解决建筑物内余热不足这个问题的途径，就是由建筑物的外部引进低温热源， 以替代建筑物内的余热量。太阳能、 水（地表水、 井水、河水等）、土壤、空气均可作为水环热泵空调系统的外部能源6。例如大连电力大厦 （高层单元式建筑）利用热电厂冷却水作为水环热泵空调系统的外部热源，收到良好的节能效果2 。此外，哈尔滨工业大学提出一种空气/水热泵与水 /空气热泵耦合双级热泵供暖系统。该5名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 15 页 - - - - - - - - - 系统在寒冷地区，用空气源热泵冷热水机组制备10 20低温水，通过水环路送至室内各个水/空气热泵机组中，水/空气热泵再从水中汲取热量，直接加热室内空气，达到供暖目的7 。总而言之，可以通过廉价的辅助热源来解决建筑物内余热不足的问题，拓宽水环热泵空调系统的应用范围。 3.2 小型水 /空气热泵机组首当其冲的是小型水/空气热泵机组的的制冷性能系数COP 远小于大型冷水机组， 而且在相同制冷量条件下价格就其它型式的主机来讲也偏高。另外一个重要的问题，就是小型水/空气热泵机组安装在室内， 热泵机组内部的压缩机和风机将会成为一个很大的噪声源，无法满足室内环境的噪声标准要求。针对如何提高水环热泵空调系统在供冷中的经济性这个问题，我们可以通过在空调系统设计中采用混合系统的形式加以解决。混合系统是指水 /空气热泵机组同其它空调设备（如冷水机组、单元柜式空调机等）共同组合而成为全新的空调系统。同样，为了提高系统运行的经济性，在建筑物内区设置单元式空调机组（水冷），向内区供冷，而周边区设置水/空气热泵机组，向周边区供冷或供热，也是一种值得注意的混合系统形式。而在控制房间内的小型水/空气热泵机组噪声问题方面，文献8给出了详尽的阐述。其控制噪声的措施包括控制噪声源、合理设计、正确安装、认真调试和维护等四个方面，每个方面又各有许多具体的实施措施。实践表明， 如果在工程建设中能够正确对待噪声问题，采取合理措施， 完全可以满足室内环境噪声标准6名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 15 页 - - - - - - - - - 要求。4 结束语由以上分析可以可以看出，只要我们合理设计、规范安装、灵活管理，水环热泵空调系统就一定能发挥出它既有的经济、节能、环保等优点。当然，我们也应当根据各个地区、各个建筑物的特点，确定是否采用水环热泵空调系统。尤其是北方地区的、内区面积大、内区的余热量也大的建筑物，最适于采用水环热泵空调系统。相反，南方一些地区的、 全年绝大部分时间需要供冷的建筑物，则不宜采用水环热泵空调系统， 因为它并不比风机盘管或其它常规空调系统节能。在能源每年增长率约为3 5的条件下，要满足国民经济持续每年增长8 9，即在能源短缺的条件下，必须重视节能技术和节能产品的开发 1。水环热泵空调系统本身回收建筑物余热、节约能源，若与太阳能、地下水、工业废水等低位热源相结合，更能拓宽其应用范围。 在国家日益重视建筑节能的今天，水环热泵空调系统有着巨大的节能潜力和广阔的应用前景。土壤源地源热泵系统又称地埋管地源热泵系统，它以土壤中储存的地热能作为中央空调系统的冷热源，分为水平埋管和垂直埋管两种形式，其中垂直埋管地源热泵是目前国内地源热泵行业主推的一种系统形式。水平埋管垂直埋管7名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 15 页 - - - - - - - - - 该系统不需要市政管网的支持，可以分区域、分功能独立安装、设置，而能够达到市政管网远远达不到的采暖、空调效果，具有如下特点：属可再生能源利用技术土壤源地源热泵是利用浅层土壤作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。 冬季， 循环液从地下收集热量并通过耦合热泵式中央空调系统送入建筑物。 而夏季，系统则反过来吸收从建筑物里排出热量，而使得其冷却， 并且将排出的热量通过耦合热泵式中央空调系统储存到地下。这个过程在夏天可以制造免费的热水。地球表面土壤是一个巨大的太阳能集热器，收集了47的太阳能量， 比人类每年利用能量的500 倍还多。 土壤源热泵技术利用储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，夏季为人们提供供暖空调，当之无愧的成为可再生能源一种形式。属经济有效的节能技术浅层土壤的温度一年四季相对稳定，一般为1025，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源和空调冷源。这种温度特性使得土壤源热泵的制冷、制热系数常年维持在4.55.5 之间，而没有风冷热泵那样的制冷、制热系数随室外温度的降低 (冬季 )或升高 (夏季 )衰减的现象。与锅炉（电、燃料）供热系统相比，锅炉供热只能将90%以上的电能或 7090%的燃料内能为热量，供用户使用。与传统的空气源热泵相比，空气源热泵的制冷、制热系数通常为8名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 15 页 - - - - - - - - - 2.23.0，且随着室外温度的变化而衰减。土壤源热泵方式的能量利用效率要比空气源热泵高出40%以上。另外， 地球表面或浅层土壤温度较恒定的特性，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。环境效益显著土壤源热泵的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少40以上，与电供暖相比，相当于减少70以上，如果结合其它节能措施节能减排会更明显。虽然也采用制冷剂，但比常规空调装置减少25的充灌量； 属自含式系统， 即该装置能在工厂车间内事先整装密封好，因此，制冷剂泄漏机率大为减少。土壤源热泵技术利用地表土壤的过程当中，不会引起任何的地下或地表水污染，因此，土壤源热泵是一种清洁能源方式。土壤源热泵在夏天将室内的多余热量转移到地下土壤中并储存起来，而不是像空气源热泵或者是传统冷却塔那样直接排放到室外空气中。所以，土壤源热泵能够减少城市热岛效应。热泵从本质上来说是一种热回收装置，它从低温热源处吸取热量并提高品位后，再在高温热源处放热，起到节省高位能的租用。自1989 年以来，热泵技术在我国的应用与发展进入了兴旺期。据统计，1996 年我国空调设备（指电动冷热水机组、吸收式冷热水机组、房间空调器以及单元空调机组，但不包括进口机组）的总制冷能力约为2000 万 kW，其中热泵型机组的制冷能力约占60%1 。20 世纪 80 年代初，我国在一些外商投资的建筑中采用了水环热9名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 15 页 - - - - - - - - - 泵空调系统 2 。时至今日，水环热泵空调系统在我国的应用已经有了不小的普及。90 年代水环热泵空调系统便在我国得到广泛的应用。据统计， 1997 年国内采用的工程共52 项2。不仅在北京、上海、广州、深圳、天津等大城市中一些工程采用它，而且如佛山、绍兴、惠州、泉州等中小城市也开始采用水环热泵空调系统。此外，有关水环热泵空调系统的研究也卓有成效。从1993 年起，原哈尔滨建筑工程学院就开始了水环热泵空调系统在我国应用的预测分析与评价。之后，不少相关论文随之发表，如文献3 。2005 年，国内水环热泵空调系统的工程技术专著，即文献4 水环热泵空调系统设计出版。1 水环热泵空调系统的概况水环热泵空调系统是指小型的水/空气热泵机组的一种应用方式，即用水环路将小型的水/热泵机组并联在一起，形成一个封闭环路，构成一套回收建筑物内部余热作为其低位热源的热泵供暖、供冷的空调系统。典型的水环热泵空调系统由三部分组成：（1）室内的小型水 /空气热泵机组； （2）水循环环路； （3）辅助设备（如冷却塔、加热设备、蓄热装置等）。水环热泵空调系统的基本工作原理是：在水/空气热泵机组制热时，以水循环环路中的水为加热源；机组制冷时，则以水为排热源。当水环热泵空调系统制热运行的吸热量小于制热运行的放热量时，循环环路中的水温度升高，到一定程度时利用冷却塔放出热量；反之循环环路中的水温度降低，到一定程度时通过辅助加热设备吸收热量。10名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 15 页 - - - - - - - - - 只有当水 /空气热泵机组制热运行的吸热量和制冷运行的放热量基本相等时， 循环环路中的水才能维持在一定温度范围内，此时系统高效运行。2 水环热泵空调系统的优点上世纪 80 年代初期在我国应用的一些水环热泵空调系统显示出了许多的优点： 如回收建筑物余热的特有功能；不像传统锅炉那样会对环境产生污染；省掉或减少常规空调系统的冷热源设备和机房；便于分户计量与记费；便于安装、管理等。据有关文献的预测分析，水环热泵空调系统上一种很有前途的节能型空调系统2。下面，本文从组成系统的三个方面逐一分析水环热泵空调系统的优点。 2.1 水循环环路方面首先， 按水环热泵空调系统在建筑物中的用途，它属于热回收式热泵系统。 在室外空气温度较低的情况下，建筑物的周边区需要额外的热量来维持室内温度的稳定舒适；与此同时， 建筑物的内区则因为存在室内热源（如照明、设备、人体等散热），而需要降低室内的温度。水环热泵空调系统通过同时连通建筑物周边区和内区的水循环环路，可以将内区产生的余热转移到周边区，在对内区供冷的同时对周边区供热， 而不存在或者少量存在常规空调系统在同种情况下的冷热量抵消所造成的能量浪费。因此，该系统的建筑物热回收效果好，在充分利用余热的同时节约了能源。当建筑物内部同时由供热工况机组和供冷工况机组模式同时运行时，采用水环热泵空调系统的运行费用最多可降低至50左右。11名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 15 页 - - - - - - - - - 其次，与上类似，为了达到同时供冷供暖的效果，相对于常规空调系统必须采用造价昂贵的四管制风机盘管系统而言，水环热泵空调系统的水循环环路仍然采用两管制。如此， 就不会存在或者减少常规的四管制的风机盘管系统对各个条件要求不同的房间空调时所出现的冷热量抵消， 避免了由此造成的能量的无谓消耗，更节省了管道系统的初投资费用。再次， 由于水循环环路中的水温在常温范围内、与其环境温度的温差不大，所以常温水所消耗的能量比常规空调系统小得多。同时，因为减少了输配过程中的冷热耗散等损失，环路的热损失也比常规空调系统要小得多。 总的来说，水环热泵空调系统与常规空调系统相比，仅管道热损失减少这一项，节能效率约为8 155 。而且，由于水循环环路管道可不设保温和防潮隔湿，还能减少保温层及其它的一些材料费用。 2.2 小型水 /空气热泵机组方面一般， 水环热泵空调系统采用的都是室内的，根据室内负荷的大小分别安装在各个房间内。各房间内的用户就可以根据室外温度的变化和各自不同的要求，在一年内的任何时间随意进行房间里的供暖或供冷的调节， 而不会影响到其它房间的温度。由于便于调节也不会出现房间过冷、过热等情况，既避免了常规空调系统的能源浪费，又营造了良好的室内环境。同时，室内的小型水/空气热泵机组也便于分户计量和分户收费。对于业主来说， 如果采用常规空调系统，就必须一次购齐冷水机12名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 15 页 - - - - - - - - - 组及其它设备， 往往会造成很大的资金压力，而且冷水机组一般要在安装一两年后才能发挥效益；而水环热泵空调系统中的小型水/空气热泵机组可以分期投资、分批建设，甚至可以在用户入住前逐层安装，其投资回报效益高、见效快。 这一特点也使水环热泵空调系统在旧楼翻新或系统改造中颇有市场，因为常规空调系统无法避免损坏原有的结构， 且不易找到适合的冷冻机房，一般还需要全楼停业来进行改造工程，造成的经济损失较大。对于设计方来说，由于采用了室内的小型水/空气热泵机组，也就没有了体积庞大的风管、冷水机组等，所以系统布置更加紧凑、简洁和灵活，也不用再设置空调机房（或减少机房面积），也为业主增大了使用面积及有效空间。水环热泵空调。对于施工方来说，由于小型水 /空气热泵机组可以在工程里进行组装，所以减少了工地的安装工作量。 2.3 辅助设备方面如果再在水环热泵空调系统中加入蓄热装置等辅助设备，则更能提高系统的经济性。因为蓄热装置可以实现内区制冷机组向水循环环路中释放的冷凝热与周边区制热机组从水循环环路中吸取的热量在一天或者更长的时间周期内达到平衡，从而降低了冷却塔和水加热器的年耗能量。土壤源地源热泵系统又称地埋管地源热泵系统，它以土壤中储存的地热能作为中央空调系统的冷热源，分为水平埋管和垂直埋管两种形式，其中垂直埋管13名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 15 页 - - - - - - - - - 地源热泵是目前国内地源热泵行业主推的一种系统形式。水平埋管垂直埋管该系统不需要市政管网的支持，可以分区域、分功能独立安装、设置，而能够达到市政管网远远达不到的采暖、空调效果，具有如下特点：属可再生能源利用技术土壤源地源热泵是利用浅层土壤作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。 冬季， 循环液从地下收集热量并通过耦合热泵式中央空调系统送入建筑物。 而夏季，系统则反过来吸收从建筑物里排出热量，而使得其冷却， 并且将排出的热量通过耦合热泵式中央空调系统储存到地下。这个过程在夏天可以制造免费的热水。地球表面土壤是一个巨大的太阳能集热器，收集了47的太阳能量， 比人类每年利用能量的500 倍还多。 土壤源热泵技术利用储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，夏季为人们提供供暖空调，当之无愧的成为可再生能源一种形式。属经济有效的节能技术浅层土壤的温度一年四季相对稳定，一般为1025，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源和空调冷源。这种温度特性使得土壤源热泵的制冷、制热系数常年维持在4.55.5 之间，而没有风冷热泵那样的制冷、制热系数随室外温度的降低 (冬季 )或升高 (夏季 )衰减的现象。14名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 15 页 - - - - - - - - - 与锅炉（电、燃料）供热系统相比，锅炉供热只能将90%以上的电能或 7090%的燃料内能为热量，供用户使用。与传统的空气源热泵相比，空气源热泵的制冷、制热系数通常为2.23.0，且随着室外温度的变化而衰减。土壤源热泵方式的能量利用效率要比空气源热泵高出40%以上。另外， 地球表面或浅层土壤温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可 * 、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。环境效益显著土壤源热泵的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少40以上，与电供暖相比，相当于减少70以上，如果结合其它节能措施节能减排会更明显。虽然也采用制冷剂，但比常规空调装置减少25的充灌量； 属自含式系统， 即该装置能在工厂车间内事先整装密封好，因此，制冷剂泄漏机率大为减少。土壤源热泵技术利用地表土壤的过程当中，不会引起任何的地下或地表水污染，因此，土壤源热泵是一种清洁能源方式。土壤源热泵在夏天将室内的多余热量转移到地下土壤中并储存起来，而不是像空气源热泵或者是传统冷却塔那样直接排放到室外空气中。所以，土壤源热泵能够减少城市热岛效应。地源热泵包括；水源热泵、土壤源热泵。水源热泵包括；地下水热泵、地表水热泵、污水热泵、中水热泵。地表水热泵包括；江、河、湖、海水热泵。15名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 15 页 - - - - - - - - -