水源热泵中央空调的原理

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水源热泵是改变循环水、冷却水的水流方向,并通过阀门切换来实现夏天制冷、冬天制热的功能,水源热泵技术具有性能稳定,设计安装简便的优点,因此这种技术是有着非常广阔的发展空间。

一、热泵的工作原理及种类
A.工作原理
根据热力学第二定律,热可以自发地由高温物体传向低温物体,而由低温物体传向高温物体则必须作功,正如水能够通过水泵从低处向高处流动一样,热泵系统实现了把能量由低温物体向高温物体的传递,它是以花费一部分高质能(耗电)为代价,从自然环境中获取能量,并连同所花费的高质能一起向用户供热,也就是说热泵的供热量永远大于所消耗的功量,所以是综合利用能源的一种很有价值的措施。
热泵的硬件组成和制冷系统大致相同,也是由压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀等主要部件组成。只是制冷是从制冷房间吸热到冷凝器散发给冷却介质,热泵是制冷工况的逆过程,即把热量从冷凝器的介质吸收过来散发到制热房间中。

B.技术分类
热泵技术按所需热源的不同大体可分为气源热泵、地源热泵及水源热泵。
1、气源热泵即通常所说的风冷热泵,是以室外空气作为热源,是目前应用广泛的热泵系统,现已成为市场上的主导产品,但这种热泵的应用有其局限性,在我国北方寒冷的冬季,随着室外温度的降低,热泵效率大大降低,而且蒸发器极易结冰,需消耗电能解冻,很不经济,因此这种热泵仅适用于我国黄河以南,冬季室外气温较高的地区使用。
2、水源热泵是目前我国应用较多的热泵形式,它是以水(包括江、河、湖泊、地下水等)作为冷热源体,在冬季利用热泵吸收其热量向建筑供暖,在夏季热泵将吸收到的热量向其排放,实现对建筑物的供冷。在水源热泵的应用当中,又以利用地下水的地下水水源热泵应用较为广泛。其工作原理大都是通过外部管道及阀门的切换来实现冬夏工况的转换,夏季空调供回水走蒸发器,地下水走冷凝器,冬季空调供回水走冷凝器,地下水走蒸发器。下面我们重点讲一下水源热泵中央空调。
3、地源热泵是将换热盘管深埋于地下,吸收土壤中的低温热量进行供热,由于全年土壤温度波动较小,地源热泵的季节工况较为恒定。

二、水源热泵中央空调的优点
1、环保效益显著
水源热泵机组供热时省去了燃煤、燃气、燃油等锅炉房系统,无燃烧过程,避免了排烟、排污等污染;供冷时省去了冷却水塔,避免了冷却塔的噪音、霉菌污染及水耗。所以,水源热泵机组运行无任何污染,无燃烧、无排烟,不产生废渣、废水、废气和烟尘,不会产生城市热岛效应,对环境非常友好,是绿色环保产品。
2、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。其总投资额仅为传统空调系统的60%,并且安装容易,安装工作量比传统空调系统少,安装工期短,更改安装也容易。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、住宅小区的采暖、供冷。
3、运行稳定可靠,维护方便
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,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;采用全电脑控制,自动程度高。由于系统简单、机组部件少,运行稳定,因此维护费用低,使用寿命长。
4、高效节能
水源热泵是目前空调系统中能效比(COP值)高的制冷、制热方式,理论计算可达到7,实际运行为4~6。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。而夏季水体温度为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,从而提高机组运行效率。水源热泵消耗1kW.h的电量,用户可以得到4.3~5.0kW.h的热量或5.4~6.2kW.h的冷量。与空气源热泵相比,其运行效率要高出20~60%,运行费用仅为普通中央空调的40~60%。
5、属于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。
6、节水省地
以地表水为冷热源,向其放出热量或吸收热量,不消耗水资源,不会对其造成污染;省去了锅炉房及附属煤场、储油房、冷却塔等设施,机房面积大大小于常规空调系统,节省建筑空间,也有利于建筑的美观。

标签:水源热泵

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