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什么是水/地源熱泵中央空調(diào)?
水/地源熱泵中央空調(diào)(WSHP:Water Source Heat Pumps / GSHP:Group Source Heat Pumps)是一種利用地下淺層地?zé)豳Y源(也稱地能,包括地下水、土壤或地表水等)來制熱和制冷的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。作為一種空調(diào)機(jī)組,它同樣是由壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器及節(jié)流裝置構(gòu)成的獨立機(jī)組。其相對于空氣源熱泵,水地源熱泵中央空調(diào)是以水或添加防凍劑的水溶液作為低溫?zé)嵩吹臒岜脵C(jī)組,目前通常有水/水熱泵,水/空氣熱泵等形式。
水源水可以是各種工業(yè)用廢水、生活用水、海水、江、河水等,甚至是各種工業(yè)余熱。
水源熱泵機(jī)組可利用的水體溫度在冬季比環(huán)境空氣溫度高,所以熱泵循環(huán)的蒸發(fā)溫度高,而夏季水體溫度則比環(huán)境空氣溫度低,所以制冷的冷凝溫度低。因此水源熱泵機(jī)組的能效比比普通熱泵機(jī)組的能效比明顯提高,通常水源熱泵消耗1kW.h的能量,用戶可以得到4.0kW.h以上的熱量或5.0kW.h以上的冷量。水源熱泵系統(tǒng)可以供冷、供暖、提供生活熱水,一機(jī)多用,一套系統(tǒng)可以替代原來的取暖器+空調(diào)+熱水器,通過以上,水源熱泵可以達(dá)到真正的高效、節(jié)能、低碳。
二、水/地源熱泵中央空調(diào)的原理 能量來源: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地接受太陽輻射能量),而且是一個巨大的動態(tài)能量平衡系統(tǒng),地表的土壤和水體自然地保持能量接收和發(fā)散的相對均衡,這使得可利用的儲存于其中的太陽能或地能近乎無限。并且水源的溫度一般都十分穩(wěn)定。
水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)是利用逆卡諾循環(huán)原理,以水為能量的承載體,制冷時將空調(diào)排放的熱量傳導(dǎo)給土壤,制熱時從土壤中提取熱量供給室內(nèi)的中央空調(diào)。從另一個角度說由于地能是太陽能的一種間接形式,因此地能是可再生的、綠色環(huán)保的,它區(qū)別于我們目前的任何一種能源。
水源熱泵空調(diào)技術(shù)的工作原理就是:通過輸入少量高品位能源(如電能),實現(xiàn)低溫位能量向高溫位能量轉(zhuǎn)移。水體分別作為冬季熱泵供暖的熱源和夏季空調(diào)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(dá)到夏季給建筑物室內(nèi)制冷的目的;而冬季,則是通過水源熱泵機(jī)組,從水源中“提取”熱能,送到建筑物中采暖。
三、水/地源熱泵中央空調(diào)的系統(tǒng)優(yōu)勢
1、高效
水源熱泵是目前空調(diào)系統(tǒng)中能效比(COP值)最高的制冷、制熱方式,理論計算可達(dá)到7,實際運行為4~6。
水源熱泵機(jī)組可利用的水體溫度冬季為12~22℃,水體溫度比環(huán)境空氣溫度高,所以熱泵循環(huán)的蒸發(fā)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(huán)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(fēng)冷式和冷卻塔式,從而提高機(jī)組運行效率。水源熱泵消耗1kW.h的電量,用戶可以得到4.0kW.h以上的熱量或5.0kW.h以上的冷量。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(diào)的40~60%。
2、節(jié)能
水源熱泵使用的電能本身為一種清潔的能源,設(shè)計良好的水源熱泵機(jī)組,與空氣源熱泵相比,相當(dāng)于減少30%以上的電力消耗,與電供暖相比,相當(dāng)于減少70%以上的電力消耗。所以,水源熱泵在節(jié)能的同時還減少和降低了發(fā)電時一次能源消耗過程中產(chǎn)生的污染物排放和溫室效應(yīng)。
3、屬可再生能源利用技術(shù)
水源熱泵是利用地球水體所儲藏的太陽能資源作為冷熱源來進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。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(tài)能量平衡系統(tǒng),地表的土壤和水體自然地保持能量接收和發(fā)散的相對均衡。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(shù)。
4、節(jié)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(shè)施,機(jī)房面積大大小于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng),節(jié)省建筑空間,也有利于建筑的美觀。
5、環(huán)保效益顯著
水源熱泵機(jī)組供熱時省去了燃煤、燃?xì)狻⑷加偷儒仩t房系統(tǒng),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(jī)組運行無任何污染,無燃燒、無排煙,不產(chǎn)生廢渣、廢水、廢氣和煙塵,不會產(chǎn)生城市熱島效應(yīng),對環(huán)境非常友好,是理想的綠色環(huán)保產(chǎn)品。
根據(jù)美國環(huán)境保護(hù)署(EPA:US Environmental Protection Agency)評估,每安裝90kW的水/地源熱泵空調(diào),相當(dāng)于減少12輛汽車的溫室氣體排放和種植6000平方米的樹。在美國運行的水/地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)每年可節(jié)約2000萬桶石油的消費和相當(dāng)于減少美國每年6,000萬公斤CO2、500,000公斤SO2、220,000公斤NOx的溫室氣體排放。
6、一機(jī)多用,應(yīng)用范圍廣
水源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào),還可供生活熱水,一機(jī)多用,一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)。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(yōu)點。不僅節(jié)省了大量能源,而且用一套設(shè)備可以同時滿足供熱和供冷的要求,減少了設(shè)備的初投資。其總投資額僅為傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的60%,并且安裝容易,安裝工作量比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)少,安裝工期短,更改安裝也容易。
應(yīng)用范圍廣,可廣泛的應(yīng)用于賓館、辦公樓、學(xué)校、商場、別墅區(qū)、住宅小區(qū)的集中供熱制冷,以及其它商業(yè)和工業(yè)建筑空調(diào),并可用于游泳池、乳制器加工、啤酒釀造、冷軋鍛造、冷庫及室內(nèi)種植和恒溫養(yǎng)殖等行業(yè)上。
7、運行穩(wěn)定可靠,維護(hù)方便
水體的溫度一年四季相對穩(wěn)定,其波動的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于空氣的變動,是很好的熱泵熱源和空調(diào)冷源。水體溫度較恒定的特性,使得熱泵機(jī)組運行更可靠、穩(wěn)定,也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性,不存在空氣源熱泵的冬季除霜等難點問題;由于系統(tǒng)簡單、機(jī)組部件少,運行穩(wěn)定,相對來說維護(hù)費用要低得多。
8、非常耐用
系統(tǒng)的機(jī)械運動部件非常少,所有的部件不是埋在地下就是安裝在室內(nèi)機(jī)房,避免了室外的惡劣氣候,其地下部分可保證使用50年,地上部分可保證使用30年,是真正的壽星空調(diào)。