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地源熱泵與水源熱泵的區別

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地源熱泵與水源熱泵的區別

發布日期:2016-11-10來源:www.boisefiretrucks.com


   根據熱力學第二定律,熱可以自發地由高溫物體傳向低溫物體,而由低溫物體傳向高溫物體則必須做功。熱泵系統實現了把能量由低溫物體向高溫物體的傳遞,它是以花費一部分高質能(電能)為代價,從自然環境中獲取能量,并連同所花費的高質能一起向用戶供熱。熱泵的供熱量大于所消耗的功量,是綜合利用能源的一種很有價值的措施。熱泵由壓縮機、蒸發器、冷凝器、膨脹閥等主要部件組成。熱泵技術按所需熱源的不同大體可分為氣源熱泵、地源熱泵及水源熱泵。
   地源熱泵是一種利用地表淺層地熱資源(也稱地能,包括地下水、土壤和地表水等攜帶的能量)的高效節能空調系統。該系統集地質勘探成井技術、熱泵技術和暖通技術于一體,利用地熱資源進行采暖和制冷。地源熱泵通過輸人少量的高品位能源(如電能),實現低溫位或高溫位的能量轉移。地能分別在冬季作為熱泵供暖的熱源和夏季空調的冷源,即在冬季,把地能中的熱量“取”出來,提高溫度后,供給室內采暖;夏季,把室內的熱量“取”出來,釋放到地能中去。通常地源熱泵機組的性能系數COP(指其制熱量與所消耗的電能的比值)達到3.8-5.4,即消1kW的能量可以得到4kW以上的熱量或制冷量。十幾年來,發達國家對于地源熱泵技術多有研究和利用,且不斷發展,近年來國內也呈現出不斷研究和使用的趨勢。據統計,至2004年底,淺層地能供暖(冷)系統已在國內推廣近1000萬平方米。由于地源熱泵是利用地球表面淺層地熱資源(通常小于400米)作為冷熱源而進行能量轉換的供暖空調系統。地表淺層又是一個巨大的太陽能集熱器,它不受地域、資源等限制,真正是量大面廣、無處不在。這種儲存于地表淺層近乎無限的能源,使得地能成為清潔的可再生能源。地表淺層地熱資源的溫度一年四季相對穩定,在我國華北地區,它在冬季比環境空氣溫度高,夏季比環境空氣溫度低,是很好的熱泵熱源和空調冷源。這種溫度特性使得地源熱泵比傳統空調系統運行效率要高出許多,因此可以節約能源和節省運行費用。另外,地能溫度較恒定的特性,使得熱泵機組運行更可靠、穩定,也保證了系統的高效性和經濟性。地源熱泵系統可供暖、制冷,還可供生活熱水,一機多用,初投資相對較少,一套系統可以替換原來的鍋爐和空調兩套裝置或系統;可應用于各種建筑中。水源熱泵是目前我國應用較多的熱泵形式,它是以水(包括江、河、湖泊、地下水,甚至是城市污水等)作為冷熱源體,在冬季利用熱泵吸收其熱量向建筑供暖,在夏季熱泵將吸收到的熱量向其排放,實現對建筑物的供冷。其工作原理大都是通過外部管道
及閥門的切換來實現冬夏工況的轉換,夏季空調供回水走蒸發器,水源水走冷凝器,冬季空調供回水走冷凝器,水源水走蒸發器。
   水源熱泵是利用地球水所儲藏的太陽能資源作為冷、熱源,進行轉換的空調技術。
  水源熱泵可分為地源熱泵和水環熱泵。地源熱泵包括地下水熱泵、地表水(江、河、湖、海)熱泵、土壤源熱泵;利用自來水的水源熱泵習慣上被稱為水環熱泵。
  水源熱泵的原理
地球表面淺層水源(一般在1000米以內),如地下水、地表的河流、湖泊和海洋,吸收了太陽進入地球的相當的輻射能量,并且水源的溫度一般都十分穩定。水源熱泵技術的工作原理就是:通過輸入少量高品位能源(如電能),實現低溫位熱能向高溫位轉移。水體分別作為冬季熱泵供暖的熱源和夏季空調的冷源,即在夏季將建筑物中的熱量“取”出來,釋放到水體中去,由于水源溫度低,所以可以高效地帶走熱量,以達到夏季給建筑物室內制冷的目的;而冬季,則是通過水源熱泵機組,從水源中“提取”熱能,送到建筑物中采暖。
水源熱泵的優點
1、高效節能
  水源熱泵是目前空調系統中能效比(COP值)最高的制冷、制熱方式,理論計算可達到7,實際運行為4~6。
  水源熱泵機組可利用的水體溫度冬季為12~22℃,水體溫度比環境空氣溫度高,所以熱泵循環的蒸發溫度提高,能效比也提高。而夏季水體溫度為18~35℃,水體溫度比環境空氣溫度低,所以制冷的冷凝溫度降低,使得冷卻效果好于風冷式和冷卻塔式,從而提高機組運行效率。水源熱泵消耗1kW.h的電量,用戶可以得到4.3~5.0kW.h的熱量或5.4~6.2kW.h的冷量。與空氣源熱泵相比,其運行效率要高出20~60%,運行費用僅為普通中央空調的40~60%。
2、屬可再生能源利用技術
  水源熱泵是利用了地球水體所儲藏的太陽能資源作為冷熱源,進行能量轉換的供暖空調系統。其中可以利用的水體,包括地下水或河流、地表的部分的河流和湖泊以及海洋。地表土壤和水體不僅是一個巨大的太陽能集熱器,收集了47%的太陽輻射能量,比人類每年利用能量的500倍還多(地下的水體是通過土壤間接的接受太陽輻射能量),而且是一個巨大的動態能量平衡系統,地表的土壤和水體自然地保持能量接受和發散的相對的均衡。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。所以說,水源熱泵利用的是清潔的可再生能源的一種技術。
3、節水省地
  以地表水為冷熱源,向其放出熱量或吸收熱量,不消耗水資源,不會對其造成污染;省去了鍋爐房及附屬煤場、儲油房、冷卻塔等設施,機房面積大大小于常規空調系統,節省建筑空間,也有利于建筑的美觀。
4、環保效益顯著
  水源熱泵機組供熱時省去了燃煤、燃氣、然油等鍋爐房系統,無燃燒過程,避免了排煙、排污等污染;供冷時省去了冷卻水塔,避免了冷卻塔的噪音、霉菌污染及水耗。所以,水源熱泵機組運行無任何污染,無燃燒、無排煙,不產生廢渣、廢水、廢氣和煙塵,不會產生城市熱島效應,對環境非常友好,是理想的綠色環保產品。
5、一機多用,應用范圍廣
  水源熱泵系統可供暖、空調,還可供生活熱水,一機多用,一套系統可以替換原來的鍋爐加空調的兩套裝置或系統。特別是對于同時有供熱和供冷要求的建筑物,水源熱泵有著明顯的優點。不僅節省了大量能源,而且用一套設備可以同時滿足供熱和供冷的要求,減少了設備的初投資。其總投資額僅為傳統空調系統的60%,并且安裝容易,安裝工作量比傳統空調系統少,安裝工期短,更改安裝也容易。
  水源熱泵可應用于賓館、商場、辦公樓、學校等建筑,小型的水源熱泵更適合于別墅、住宅小區的采暖、供冷。
6、運行穩定可靠,維護方便
  水體的溫度一年四季相對穩定,其波動的范圍遠遠小于空氣的變動,水體溫度較恒定的特性,使得熱泵機組運行更可靠、穩定,也保證了系統的高效性和經濟性;采用全電腦控制,自動程度高。由于系統簡單、機組部件少,運行穩定,因此維護費用低,使用壽命長。
7、符合國家政策,獲得政策性支持
  國家十分重視可再生能源開發利用工作,《中華人民共和國可再生能源法》已于2006年1月1日起實施;同時,在《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》中,又把大力發展和規;瘧眯履茉春涂稍偕茉醋鳛槟茉搭I域的優先發展主題。從國家立法和發展戰略的高度,對可再生能源的發展應用予以強力推動。
  日前,國家財政部、建設部發文《關于推進可再生能源在建筑中應用的實施意見》以及《可再生能源建筑應用專項資金管理暫行辦法》,明確指出“十一五”期間,可再生能源應用面積占新建建筑面積比例為25%以上,到2020年,可再生能源應用面積占新建建筑面積比例為50%以上,這為我國水源熱泵的發展提供了良好的環境和強勁的動力。 
水源熱泵的應用限制:
1、可利用的水源條件限制
  水源熱泵理論上可以利用一切的水資源,其實在實際工程中,不同的水資源利用的成本差異是相當大的。所以在不同的地區是否有合適的水源成為水源熱泵應用的一個關鍵。目前的水源熱泵利用方式中,閉式系統一般成本較高。而開式系統,能否尋找到合適的水源就成為使用水源熱泵的限制條件。對開式系統,水源要求必須滿足一定的溫度、水量和清潔度。 
2、水層的地理結構的限制
  對于從地下抽水回灌的使用,必須考慮到使用地的地質的結構,確?梢栽诮洕鷹l件下打井找到合適的水源,同時還應當考慮當地的地質和土壤的條件,保證用后尾水的回灌可以實現。
3、投資的經濟性
  由于受到不同地區、不同用戶及國家能源政策、燃料價格的影響,水源的基本條件的不同;一次性投資及運行費用會隨著用戶的不同而有所不同。雖然總體來說,水源熱泵的運行效率較高、費用較低。但與傳統的空調制冷取暖方式相比,在不同地區不同需求的條件下,水源熱泵的投資經濟性會有所不同。

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