水源热泵简介

1、概述
水源热泵是利用了地球表面浅层地热资源作为冷热源，进行能量转换的采暖/制冷空调系统。它不受地域、资源等限制，量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的能源，使得地能成为清洁的，可再生能源的一种形式。地能或地表浅层地热资源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，是很好热源和冷源。这种温度特性使得水源热泵比传统空调系统运行效率要高40%，因此节能和节省运行费用40%左右。另外，地表30米以下的温度具有较恒定的特性，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。水源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。地下水分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在冬季，水源热泵把地下水中的热量提取出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量提取出来，释放到地下。通常水源热泵消耗1kW的能量，用户可以得到4.5kW以上的热量或冷量。

2、水源热泵系统组成
水源热泵由水源系统、热泵系统和末端系统组成。水源系统由出水井、回水井、水泵和水泵变频控制系统组成。井水中的热量被提取后,井水在不与空气接触的情况下将全部排入回水井,不会对地下水造成任何污染。由于没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，而且不需要建设热管网进行远距离输送热量，运行过程中不会环境污染，可以建造在居民区内。该系统可采暖/制冷，还可提供生活热水，一机多用，一套系统可以替代供热系统和中央空调两套装置，广泛应用于居民住宅、宾馆、商场、办公楼、学校等建筑。
世界各国现在比以往任何时候更加关注能源、环境与可持续发展的问题。在中国，以燃煤为主的能源结构，已经造成了极为严重的大气污染。因此，要实现经济的可持续发展，就要尽可能多地利用清洁的、可再生能源，加大节约能源的力度。而冬季能够采暖、夏季又能够制冷的水源热泵系统，将成为一个很好的选择。
热泵产品真正意义的商业应用，也只有近十几年的历史。如美国，截止1985年全国共有14,000台热泵，1997年安装了4.5万台，到目前为止已安装了40万台，而且每年以10％的速度稳步增长。1998年美国商业建筑中热泵系统已占空调总保有量的19％，其中新建筑中占30％，加拿大及中、北欧等国家，近年来取得了较快的发展,热泵的使用达到了98%。在中国，水源热泵也同样得到了迅速的推广和应用，可以预计，该项技术将会成为21世纪最有效的采暖和制冷方式。

3、水源热泵采暖/制冷的基本工作原理
空调机组的制冷/制热是由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器组成，并且用管道依次连接，构成一个封闭系统（见图1）。在这个制冷/制热的系统中，实现制冷/制热的工作物质是制冷剂。在制冷/制热工况下，制冷剂经膨胀阀时节流，其压力降低，进入蒸发器；低压的制冷剂吸收了蒸发器热量而汽化。制冷剂汽体被压缩机吸入，经压缩后排到冷凝器，这时制冷剂的压力和温度都升高了。压力和温度较高的制冷剂蒸汽，在冷凝器中进行热交换，汽化的制冷剂被冷凝为液态。这样，制冷剂便在系统内作了一个由液体变汽体，又由汽体变液体的循环。蒸发器处周围介质的热量不断被吸走，温度逐渐下降，这就是利用制冷剂的物态变化实现制冷/制热的基本原理。蒸发器与制冷目标区进行热交换为制冷方式；反之，冷凝器与制热目标区进行热交换为供热方式。
夏季水源热泵制冷基本工作原理。蒸发器内的制冷剂通过热交换器使蒸发器吸收制冷区内的热量，制冷剂即被汽化，制冷剂汽体被压缩机吸入后，经压缩再排到冷凝器中与不断流过的井水进行热交换，汽化的制冷剂在高压高温的条件下，即被流过机组的井水冷凝为液态，蒸发器处周围介质所吸收的热量，通过循环的井水回灌至回水井中。
冬季水源热泵采暖工作原理。井水流过热泵机组的蒸发器，井水中的热使蒸发器中的制冷剂被汽化，压缩机将气态的制冷剂吸入压缩机后，产生高温、高压的气态的制冷剂被排入冷凝器，在经过热交换后，气态的制冷剂冷凝成为液态后，重复以上过程。人们正是利用制冷剂的特性，将蒸发器从井水中吸收热量，通过冷凝器释放至采暖区。水源热泵在制热时，可以每1℃/公斤水中提取1大卡热量。意大利克莱门特公司生产的水源热泵在制热时，可以将3℃以上水中可利用温度，由机组蒸发器全部提取。如:1公斤井水在机组入口温度为25℃时，在流过机组后的出口水温即为3℃，冷凝器处获得22大卡的热量，经蒸发器处提取热量后3℃的井水被回灌至回水井中。