[科普中国]-水源热泵

工作原理

水源热泵机组工作原理就是在夏季将建筑物中的热量转移到水源中；在冬季，则从相对恒定温度的水源中提取能量，利用热泵原理通过空气或水作为载冷剂提升温度后送到建筑物中。通常水源热泵消耗1kW的能量，用户可以得到4kW以上的热量或者冷量。水源热泵克服了空气源热泵冬季室外换热器结霜的不足，而且运行可靠性和制热效率又高，近年来国内应用广泛。1

水源热泵的特点（1）水源热泵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。所以说，水源热泵利用的清洁的可再生能源的一种技术。

（2）水源热泵运行效率高、费用低、节能。

水源热泵机组可利用的水体温度冬季为12~22℃，比冬季室外空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。设计良好的水源热泵机组与电采暖相比，可减少70%以上的电耗。

（3）水源热泵运行稳定可靠。

水体的温度一年四季相对稳定，特别是地下水，其波动的范围远远小于空气的变动，是很好的热泵的冷热源。因此，使得热泵机组运行可靠、稳定，也不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。

（4）水源热泵环境效益显著。

水源热泵机组的运行没有任何污染，可以建造在居民内，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。

（5）一机多用，应用范围广。

水源热泵系统可供暖、供冷，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替代锅炉和空调两套装置。特别是对于同时有供暖和供冷要求的建筑物，水源热泵有明显的优点。不仅节省了大量能源，而且减少了设备的初投资。

（6）可利用的水源问题。

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相当大的。所以在不同地区是否有合适的水源成为水源热泵应用的一个关键。能否找到合适的水源就成为使用水源热泵的限制条件，且水源要求必须满足一定的温度、水量和清洁度。

（7）水层的地理结构问题。

对于从地下取水回灌的使用，必须考虑到所用的地质结构，确保可以在经济合理的条件下打井找到合适的水源，同时还应保持用水回灌得以实现。

（8）水源热泵投资的经济性。

水源热泵的运行效率较高、费用较低，但与传统的供热供冷方式相比，在不同的需求的条件下，其投资经济性会有所不同。据有关资料介绍通过对水源热泵冷热水机组、空气源热泵、溴化锂直燃机、水冷冷水机组加燃油锅炉四种方案进行经济比较，水源热泵冷热水机组初投资最小。1

水源热泵存在的问题水源热泵作为一种新型的供热供冷方式，从热泵机组本身看应当是成熟的。但作为一个整体系统来推广应用时，还是存在一些问题的。1

（1）水源的使用政策。

我国目前为了保护有限的水资源，制定了《中华人民共和国水法》，各个城市也纷纷制定了自己的《城市用水管理条例》，明确了用水审批、用水收费等相关政策，所以水源热泵的推广还需要考虑综合能源环保和资源各个方面，以及政府部门的支持。

（2）水源的探测开采和地下水回灌技术。

水源热泵的应用，首先必须了解当地的水源的情况，对水源的状况进行充分的调查，确定用水方案。若利用地下水，必须考虑水源的回灌问题，且应结合当地的地质情况来考虑回灌方式。

（3）水源热泵系统的设计。

水源热泵系统的节能必须从政策、主机设计制造、系统的设计和运行管理统筹各个方面考虑，如果水源热泵机组可以做到利用较小的水流量提供更多的能量，但系统设计对水泵等耗能设备选型不当，也会降低系统的节能效果；或造成系统的初投资的增加。随着我国住宅市场化的改革，新建住宅小区的迅速发展和居民对居住环境的需求，特别是环保方面的要求，水源热泵会逐步得到广泛地应用。如果水源热泵与地热开发结合起来，将使建筑采暖取得更加显著的节能效果。

发展前景与锅炉和空气源热泵的供热系统相比，水源热泵具有明显的优势。水源热泵要比电锅炉加热节省2/3以上的电能，比燃料锅炉节省1/2以上的能量；由于水源热泵的热交换温度全年较为稳定，一般为10~25℃，其制冷、制热系数可达3.5~4.4。与空气源热泵相比，高40%左右，其运行费用为普通中央空调的50%~60%。因此，近些年来，水源热泵空调系统在国外取得了较快的发展，中国的水源热泵市场也日趋活跃，该项技术将会成为21世纪最有效的供热和供冷空调技术。1