8.3.2 水-水热泵机组在线视频

水-水热泵机组

主要包括 制取冷热水的水源热泵机组

和热源塔热泵机组

实际上

热源塔热泵机组 用于冬季制热

与夏季制冷的冷水机组类似

这在我们后面的介绍中 可以看到

工程中 常将应用水源热泵机组的系统

称为 地源热泵系统

它包括 利用江河湖海的地表水 建筑中水

以及 地下水的水源热泵系统

还包括 在土壤中埋设地埋管

利用循环水 从土壤中取热

或向土壤排热的土壤源热泵

在水源热泵系统中

水源热泵机组里面 不设四通阀

在制冷与制热时

机组的蒸发器和冷凝器的位置不变

而是通过 倒换水路上的水流换向阀

实现制冷与制热模式的转换

这样的话

制冷时

机组蒸发器的水路和室内末端相连

冷凝器与热源水体相连

制热的时候呢

机组的蒸发器水路 与热源水相连

冷凝器与室内末端相连

这种水路的切换

当热源侧采用开式水系统时

则有可能 导致热源水进入室内末端换热器中

同时导致 机组冷凝器和蒸发器内部结垢 存砂

故工程中 常采用水路隔离方式解决这个问题

但 这又会导致热源品位的损失

影响系统的性能

在土壤源热泵系统中

机组采用闭式水系统

因此 热源侧和使用侧的水

都是经过软化处理后的水

可以通过水路流向的改变

或在机组中 设置四通换向阀

实现机组制冷与制热模式的切换

从水源热泵的产品角度来看

地源热泵系统采用的机组

都叫做 “水（地）源热泵机组”

由于各种类型水体的水温多样

因此 在水（地）源热泵机组的产品标准中

针对不同类型的水源

都给出了相应的热源侧工况

因此

对于同一台机组 应用于不同水源时

尽管它的用户侧进 出口水温相同

但其名义制冷量 制热量

制冷与制热能效比 都不相同

请同学们在应用时 注意这个问题

在设计以江河湖海等地表水 地下水

建筑中水为热源的水源热泵系统时

都必须针对性地解决可能存在的问题

当采用开式水系统时

需注意热源水的水位提升

以及长距离输配的能耗问题

同时 还需防止热源水中的沙粒

污垢和生物杂质 进入热源水管道中

以免堵塞管路

增大输配能耗

当采用闭式热源水系统时

虽然可降低热源水的输配能耗

但需注意

由于设置在水体中的换热器面积有限

是否能够从水中提取足够的热量

以保证 冬夏都能正常运行

特别是 在冬季取热时

是否会导致 热源水温过低甚至结冰

不能正常取热

因此

对于这种闭式热源水系统

必须关注 热源水体的温降问题

以上两种 采用江河湖海等地表水

或者是 原生污水的开式水系统和闭式水系统

主要面临的是 输配能耗高 热源水体的温降问题

而当采用地下水作为热源时

无论是单井回灌 还是多井回灌

都必须关注 地下水的可靠回灌问题

同时 还需考虑水体提升能耗对系统能效的影响

因此

应通过 合理的流程设计或变流量调节技术

以实现 地下水的大温差利用

土壤源热泵系统 是以土壤为热源

以循环流动的水体为取热介质

利用地埋管换热器

在夏季 将制冷系统的冷凝热排放到土壤中

在冬季 从土壤中提取低品位的热能

通过水源热泵机组 提升其热量品位

为建筑提供供暖用的热量

土壤源热泵系统 其实是一种闭式水源热泵系统

系统的地埋管换热器 也称为“土壤换热器”

它有水平埋管和垂直埋管两类

其中

水平埋管土壤源热泵系统

适合于建筑面积较小

周围有较大的空地的建筑物

其初投资 也相对较小

而垂直埋管系统呢 则更适用于埋管面积紧张

地下土壤换热性能优异的建筑物

由于 地埋管钻孔成本较高

所以 它的初投资也较大

这里给出了 两类土壤源热泵系统的概念图

水平埋管 是将土壤换热器水管

埋设在冻土层以下

深度为 距地面 1.2-2m 的水平沟槽内

间距3-6m

然后 用回填土填实

制取1冷吨制冷量

大约需要 150-180m 长的地埋管

垂直埋管式地源热泵系统的土壤换热器

是将地埋管 埋设在深度为 70-100m 的垂直孔井中

其孔径为0.2m

间距3-6m

孔井内 用回填料填实

这种地埋管

每冷吨制冷量 大约需要70-100m长的地埋管

由于水平埋管土壤换热器 距地表面较浅

能够与地面进行换热

一般而言

土壤在冬 夏热泵运行前

都能实现地温的自动恢复

但对于垂直埋管的土壤换热器而言

土壤换热器 与周围土壤的换热性能较差

土壤只能起到蓄热器的作用

当夏季的排热和冬季的取热量不相等时

日久天长

土壤内 将出现热量或冷量的堆积

影响机组的制冷和制热性能

对于垂直埋管土壤源热泵而言

实现地温恢复 保证土壤的冷热平衡

是保证热泵系统高效 可靠运行的重要前提

随着建筑节能工作的不断深入

取消既有冷水机组+锅炉冷热源系统中的

锅炉供暖的要求 越来越急迫

然而 采用空气源热泵热水机组替换锅炉的话

又必然导致 改造成本的大幅度增加

因此

近年来 出现了一类新型的水-水热泵系统

这就是 热源塔热泵系统

热源塔热泵系统

就是利用夏季的冷水机组和冷却塔

通过改变热源侧和使用侧的水体流向

将冷水机组 转变为水源热泵机组

并从空气中取热

制取供暖用热水

这样就实现了 冬季和夏季

采用同一套制冷系统

进行冬 夏的供暖和供冷需求

作为冬季取热的热源塔

其实就是冷却塔

它有开式塔和闭式塔结构

这里给出了一套

采用闭式热源塔的热泵系统的结构示意图

热源塔热泵系统 夏天运行时

冷却塔喷水 为冷水机组提供冷却水

而在冬天运行时

为防止水体结冰

故 在冷却塔填料上喷淋防冻液

同时 从空气中提取水蒸气的潜热并用于制热

因此

行业内将喷洒溶液从空气中取热的冷却塔

称为能源塔 或者叫热源塔

可见

热源塔 在冬季喷溶液 从空气中取热

在夏季 变为冷却塔喷水 向空气散发热量

由于 溶液在吸收空气中水蒸气潜热后

转化为液态的水

将使得溶液变稀

因此

在热源塔热泵系统中

还需要解决冬季的稀溶液再生问题

采用热源塔热泵系统供热

由于稀溶液的再生过程和热泵制热过程分离

不会出现空气源热泵除霜时的那种暂停供热

影响室内舒适性的问题

因此 其供热稳定性更好

但 由于热源塔冬季与空气的传热性能

和传热温差均小于夏季

故 其取热量也较小

其适用性 也受到了一定的限制

基于热源塔热泵系统原理

室外换热器 夏天为蒸发式冷凝器

冬季为溶液喷淋式蒸发器的

溶液喷淋式空气源热泵

近年来 也得到了快速发展

随着高效的溶液再生技术的不断出现

必将推动热源塔热泵

以及溶液喷淋式空气源热泵系统的技术进步

和产业发展