(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。
水源热泵与常规空调技术相比,有以下优点:
水源热泵是目前空调系统中能效比(COP值)最高的制冷、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%。
水源热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为热源,利用地球水体自然散热后的低温水作为冷源,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。
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。
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,是理想的绿色环保产品。
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。
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。
国家十分重视可再生能源开发利用工作,《中华人民共和国可再生能源法》已于2006年1月1日起实施;同时,在《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中,又把大力发展和规模化应用新能源和可再生能源作为能源领域的优先发展主题。从国家立法和发展战略的高度,对可再生能源的发展应用予以强力推动。
根据国家建设部政策规定,凡采用水源热泵空调技术的建筑物,通过向当地建委申报,可获得政府的政策性支持,减免建筑配套费用140~200元/m2。
与锅炉(电、燃料)和空气源热泵的供热系统相比的优势体现在:
与锅炉(电、燃料)和空气源热泵的供热系统相比,水源热泵具明显的优势。锅炉供热只能将90%~98%的电能或70%~90%的燃料内能转化为热量,供用户使用,因此地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能,比燃料锅炉节省二分之一以上的能量;由于水源热泵的热源温度全年较为稳定,一般为10~25℃,其制冷、制热系数可达3.5~4.4,与传统的空气源热泵相比,要高出40%左右,其运行费用为普通中央空调的50%~60%。因此,近十几年来,水源热泵空调系统在北美及中、北欧等国家取得了较快的发展,尤其是来,中国的水源热泵市场也日趋活跃,使该项技术得到了相当广泛的应用,成为一种有效的供热和供冷空调技术。
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。
地源热泵是一种利用地表浅层地热资源(也称地能,包括地下水、土壤和地表水等携带的能量)的高效节能空调系统。该系统集地质勘探成井技术
◆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...
从定义上比较地源热泵和水源热泵区别: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...
从水源热泵的市场应用看,中国南方的深圳,广州到过渡地区的上海,南京直到北方采暖地区的北京,大连等城市的公共建筑(办公楼,商住楼,商场等),而且住宅建筑上得到了广泛的应用.
北京奥运村利用再生水水源热泵空调系统,不需要冷却塔,锅炉房,其能源消耗量是传统电锅炉的1/4,更重要的是,它不会排放任何污染物.
作为建设部第一批(2006年)可再生能源建筑应用示范项目,全国最大规模的水源热泵住宅区,海信地产开发的麦岛金岸投资4亿元人民币,采用了国际先进的海水/污水源热泵,节约了能源,减少了污染.建成后采暖每年可减少燃煤20206余吨,每年减少向大气排放二氧化碳54050余吨.运用海水中央空调,比传统空调系统运行效率高出40%,节省运行费用40%左右.
有业内人士分析,水源热泵技术除了被广泛应用于各类民用建筑,公用建筑,军事建筑等所有需要供冷供暖供应洗浴热水的中央空调系统,还涉及到工业领域中冷冻,冷藏,冷却的工艺系统,成为节能减排的重要技术之一。
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)水源的使用政策。
我国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。
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。
象任何事物一样,水源热泵也不是十全十美的,更不是万能的,其应用也会受到制约。
⒈可利用的水源条件限制
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是相当大的。所以在不同的地区是否有合适的水源成为水源热泵应用的一个关键。水源热泵利用方式中,闭式系统一般成本较高。而开式系统,能否寻找到合适的水源就成为使用水源热泵的限制条件。对开式系统,水源要求必须满足一定的温度、水量和清洁度。
⒉水层的地理结构的限制
对于从地下抽水回灌的使用,必须考虑到使用地的地质的结构,确保可以在经济条件下打井找到合适的水源,同时还应当考虑当地的地质和土壤的条件,保证用后尾水的回灌可以实现。
⒊投资的经济性
由于受到不同地区、不同用户及国家能源政策、燃料价格的影响,水源的基本条件的不同;一次性投资及运行费用会随着用户的不同而有所不同。虽然总体来说,水源热泵的运行效率较高、费用较低。但与传统的空调制冷取暖方式相比,在不同地区不同需求的条件下,水源热泵的投资经济性会有所不同。
水源系统的水量、水温、水质和供水稳定性是影响水源热泵系统运行效果的重要因素。应用水源热泵时,对水源系统的原则要求是:水量充足,水温适度,水质适宜,供水稳定。具体说,水源的水量,应当充足够用,能满足用户制热负荷或制冷负荷的需要。如水量不足,机组的制热量和制冷量将随之减少,达不到用户要求。水源的水温应适度,适合机组运行工况要求。例如,清华同方SGHP型水源中央空调系统在制热运行工况时,水源水温应为12-22℃;在制冷运行工况时,水源水温应为18-30℃。水源的水质,应适宜于系统机组、管道和阀门的材质,不至于产生严重的腐蚀损坏。水源系统供水保证率要高,供水功能具有长期可靠性,能保证水源热泵中央空调系统长期和稳定运行。
是指人工利用后排放但经过处理的城市生活污水、工业废水、矿山废水、油田废水和热电厂冷却水等水源,
自然界中的水分布于大气圈、地球表面和地壳岩石中,分别称之为大气水、地表水和地下水。陆地上的地表水和地下水均来自于大气降水。
水源热泵设计应用问题 1 引言 水源热泵技术是利用地球表面浅层水, 如地下水、 地表水、 海水江水及湖泊水中蕴含的 低位能源作为热泵的低温侧热源, 实现低位热能向高位热能转移的一种技术。 它利用水源热 泵机组代替传统的制冷机组和锅炉或风冷热泵机组, 以自然界的水体作为热泵机组冷却水系 统的冷却源, 以达到调节室内温度的目的. 通常水源热泵 COP值在 5左右。水源热泵机组运 行时对大气没有废热污染, 不需要使用带来飘雾的冷却塔, 供热时可代替低温热水锅炉, 没 有燃烧过程, 避免了排烟污染, 因此可以建造在居民区内。 水源热泵系统可以只作为空调系 统的冷热源, 也可以作为空调系统和生活热水的制冷与供热 设备。现有的锅炉加空调的两套 装置系统可以由一套水源热泵系统替换, 特别是对于同时有供热和供冷要求的 建筑物,水源 热泵的优越性更加显著。宾馆、商场、 办公 楼、学校等建筑均可以采用水源热泵
地源热泵与水源热泵的区别 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 向高温物体则必须做功。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 (电能 )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。 热泵的供热量大于所消耗的功量, 是综合利用能源的 一种很有价值的措施。 热泵由压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀等主要部件组成。 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。 地源热泵是一种利用地表浅层地热资源 (也称地能,包括地下水、土壤和地表水 等携带的能量 )的高效节能空调系统。该系统集地质勘探成井技术、热泵技术和 暖通技术于一体, 利用地热资源进行采暖和制冷。 地源热泵通过输人少量的高品 位能源 (如电能 ),实现低温位或高温位的能量转移。地能分别在冬季作为热泵供 暖的热源和夏季空调的冷源,
污水源热泵是水源热泵的一种。众所周知,水源热泵的优点是水的热容量大,设备传热性能好,所以换热设备较紧凑;水温的变化较室外空气温度的变化要小,因而污水源热泵的运行工况比空气源热泵的运行工况要稳定。处理后的污水是一种优良的引人注目的低温余热源,是水/水热泵或水/空气热泵的理想低温热源。
污水源热泵形式繁多,根据热泵是否直接从污水中取热量,可分为直接式和间接式两种。所谓的间接式污水源热泵是指热泵低位热源环路与污水热量抽取环路之间设有中间换热器或热泵低位热源环路通过水/污水浸没式换热器在污水池中直接吸取污水中的热量。而直接式污水源是城市污水可以通过热泵或热泵的蒸发器直接设置在污水池中,通过制冷剂气化吸取污水中的热量。
我国北方地区,冬季采暖主要是依靠煤、石油、天然气等石化燃料的燃烧来获得。采暖与环保成为一对难以解决的矛盾。城市污水是北方寒冷地区不可多得的热泵冷热源。它的温度一年四季相对稳定,冬季比环境空气温度高,夏季比环境空气温度低,这种温度特性使得污水源热泵比传统空调系统运行效率要高,节能和节省运行费用效果显著。
原生污水源热泵空调系统是利用了城市废热作为冷热源,进行能量转换的供暖空调系统,污水经过换热设备后留下冷量或热量返回污水干渠,污水与其他设备或系统不接触,污水密闭循环,不污染环境与其他设备或水系统。供热时省去了燃煤、燃气、然油等锅炉房系统,没有燃烧过程,避免了排烟污染;供冷时省去了冷却水塔,避免了冷却塔的噪音及霉菌污染。不产生任何废渣、废水、废气和烟尘,环境效益显著。
冬季,污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,机组效率提高。供暖制冷所投入的电能在1KW时可得到5KW左右的热能或冷能。能源利用效率远高于其他形式的中央空调系统。
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,是很好的热泵热源和空调冷源,水体温度较恒定的特性,使得污水源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。不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。
污水源热泵可供暖、空调,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。城市污水热泵空调系统利用城市污水,冬季取热供暖,夏季排热制冷,全年取热供应生活热水,夏季空调季节可实施部分免费生活热水供应。一套系统冬夏两用,实现三联供。
城市污水源热泵具有初投资低,运行费低的巨大经济优势。运行效果良好,经济效益显著。污水热泵系统的机房面积仅为其他系统的50%。系统根据室外温度及室内温度要求自动调节,可做到无人看管,同时也可做到联网监控。污水源热泵系统原理简单,设备的可靠性强,维护量小,平时无设备的维护问题。
优势表现:
◆ 与燃煤、燃气、然油等锅炉房系统相比,我国年污水排放量超过500亿m³,可节省用煤量0.33亿吨,以全国年总能耗30亿吨标煤计算,达到了1.1%,若按暖通空调的一次能源消耗量10亿吨标煤计算,达3.3%。同时每年可减少排放量达72万吨。据相关统计,15万平方米供冷、供热、以及供生活热水,年可节约标煤1万吨,减排二氧化硫300吨、烟量2200万立方米、颗粒物6400吨,年少排炉渣2800吨、废水600吨。
◆ 另外,污水源热泵系统将污水热能连同热泵机组本身产生热能一并转移到室内,能效比高达4.5-6.0,能源利用率是电采暖的3-4倍, 污水源热泵与空气源热泵相比,夏季冷凝温度低,冬季蒸发温度高, 能效比和性能系数大大提高,而运行工况稳定,比传统中央空调节省30﹪-40﹪的运行费用。且污水源热泵技术系统无需设冷却塔,利用的是城市原生污水,节约了大量水资源的同时又开发创造出新的清洁型新能源。