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什么是水/地源熱泵中央空調?
水/地源熱泵中央空調(WSHP:Water Source Heat Pumps / GSHP:Group Source Heat Pumps)是一種利用地下淺層地熱資源(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能空調系統。作為一種空調機組,它同樣是由壓縮機、冷凝器、蒸發器及節流裝置構成的獨立機組。其相對于空氣源熱泵,水地源熱泵中央空調是以水或添加防凍劑的水溶液作為低溫熱源的熱泵機組,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用廢水、生活用水、海水、江、河水等,甚至是各種工業余熱。
水源熱泵機組可利用的水體溫度在冬季比環境空氣溫度高,所以熱泵循環的蒸發溫度高,而夏季水體溫度則比環境空氣溫度低,所以制冷的冷凝溫度低。因此水源熱泵機組的能效比比普通熱泵機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。水源熱泵系統可以供冷、供暖、提供生活熱水,一機多用,一套系統可以替代原來的取暖器+空調+熱水器,通過以上,水源熱泵可以達到真正的高效、節能、低碳。
二、水/地源熱泵中央空調的原理 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能量平衡系統,地表的土壤和水體自然地保持能量接收和發散的相對均衡,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定。
水源熱泵中央空調系統是利用逆卡諾循環原理,以水為能量的承載體,制冷時將空調排放的熱量傳導給土壤,制熱時從土壤中提取熱量供給室內的中央空調。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、綠色環保的,它區別于我們目前的任何一種能源。
水源熱泵空調技術的工作原理就是:通過輸入少量高品位能源(如電能),實現低溫位能量向高溫位能量轉移。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。
三、水/地源熱泵中央空調的系統優勢
1、高效
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4.0kW.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的40~60%。
2、節能
水源熱泵使用的電能本身為一種清潔的能源,設計良好的水源熱泵機組,與空氣源熱泵相比,相當于減少30%以上的電力消耗,與電供暖相比,相當于減少70%以上的電力消耗。所以,水源熱泵在節能的同時還減少和降低了發電時一次能源消耗過程中產生的污染物排放和溫室效應。
3、屬可再生能源利用技術
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收和發散的相對均衡。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。
4、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。
5、環保效益顯著
水源熱泵機組供熱時省去了燃煤、燃氣、燃油等鍋爐房系統,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。
根據美國環境保護署(EPA:US Environmental Protection Agency)評估,每安裝90kW的水/地源熱泵空調,相當于減少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/地源熱泵空調系統每年可節約2000萬桶石油的消費和相當于減少美國每年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。
應用范圍廣,可廣泛的應用于賓館、辦公樓、學校、商場、別墅區、住宅小區的集中供熱制冷,以及其它商業和工業建筑空調,并可用于游泳池、乳制器加工、啤酒釀造、冷軋鍛造、冷庫及室內種植和恒溫養殖等行業上。
7、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,是很好的熱泵熱源和空調冷源。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,不存在空氣源熱泵的冬季除霜等難點問題;由于系統簡單、機組部件少,運行穩定,相對來說維護費用要低得多。
8、非常耐用
系統的機械運動部件非常少,所有的部件不是埋在地下就是安裝在室內機房,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。